OPS-SAT
OPS-SAT
テストベンチ上の OPS-SAT のエンジニアリングモデル
ミッションタイプ技術実証者
オペレーターESA
SATCAT番号44878ウィキデータで編集する
Webサイトwww .esa .int /私たちの活動/オペレーション/OPS-SAT
宇宙船の特性
バス3Uキューブサット
メーカーグラーツ工科大学、オーストリア
打ち上げ質量7キロ
寸法96 mm × 96 mm × 290 mm (3.8 インチ × 3.8 インチ × 11.4 インチ)
ミッション開始
発売日2019年12月18日[ 1 ]
ロケットソユーズVS23 [ 2 ] · [ 3 ]
発射場Centre Spatial Guyanais (アンサンブル・ドゥ・ランスマン・ソユーズ)
請負業者アリアンスペース[ 4 ] · [ 5 ]

OPS-SATは、欧州宇宙機関（ESA）が開発したキューブサットで、衛星がより強力な搭載コンピュータを搭載することで実現するミッション制御能力の向上を実証することを目的としていました。このミッションの目的は、衛星制御分野における「一度も飛ばなかったものは二度と飛ばない」という悪循環を打破することでした。これはESAが直接運用した最初のキューブサットでした。[ 1 ]

この衛星には、従来のESA搭載コンピュータの10倍の性能を持つ実験用コンピュータが搭載されていました。この搭載コンピュータは、衛星上でソフトウェア実験を実行するための実験プラットフォームを提供しました。革新的なコンセプトの一つは、宇宙ソフトウェアをアプリの形で展開することでした。このコンセプトはNanoSat MOフレームワーク（NMF）によって実現され、アプリを宇宙船にアップロードして搭載機で起動できるようになりました。これはESAが宇宙で実証した新しいコンセプトでした。[ 6 ]

OPS-SATは、当初の予定よりちょうど24時間遅れの2019年12月18日午前8時54分20秒（UTC）に打ち上げられました。衛星は2024年5月22日に軌道から外れました。[ 7 ]降下中、ESAはアマチュア無線愛好家と協力して可能な限り多くのデータを収集し、地球の下層大気を通過する際に衛星に及ぼす影響を観測しました。[ 8 ]

ペイロードと通信

OPS-SATは、新しいプロトコル、新しいアルゴリズム、そして新しい技術をテストするための様々な実験を展開するための軌道上テストベッド環境を提供しました。この衛星は堅牢性を重視して設計されており、単一障害点が存在しないことが求められました。そのため、ソフトウェア実験のいずれかに問題が発生した場合でも、宇宙船を常に復旧させることができました。衛星本体自体の堅牢性により、ESAの飛行管制チームは、実験者から提出された革新的な新しい制御ソフトウェアをアップロードして試用することができました。

OPS-SATペイロードデバイス:

  • 実験プラットフォーム: Critical Link MityARM 5CSX
  • ファインADCS
  • GPS
  • カメラ
  • ソフトウェア無線
  • 光受信機

地上との通信リンク:

  • Sバンド：CCSDS対応Sバンド通信：Syrlinks - EWC31
  • Xバンド：CNESが資金提供したXバンド送信機（機会ペイロード）
  • UHF : バックアップ通信リンク

実験プラットフォーム

OPS-SATの実験プラットフォームは実験が実行された場所であった。2台のCritical Link MityARM 5CSXがコールド冗長構成（片方が故障した場合はもう片方が使用される）で搭載されていた。これらには、デュアルコア800MHz ARM Cortex-A9プロセッサ、Altera Cyclone V FPGA、1GB DDR3 RAM、そして8GBの外部大容量記憶装置が搭載されていた。[ 9 ]

ESAの目標は、実験の障壁を可能な限り取り除くことでした。例えば、書類手続きはほとんど不要で、ESOCのインフラストラクチャは実験の自動テストを行うように構築され、オーバーヘッドをほぼゼロにすることを目指していました。さらに、NanoSat MOフレームワークを使用することで、実験はアプリの形で容易に開発できました。

受賞歴

2023年3月、OPS-SATミッションコントロールチームは、国際宇宙オペレーションズ2023優秀賞を受賞しました。[ 10 ]

OPS-SATの初物

OPS-SATは様々な分野でいくつかの重要な初成果を達成した。[ 11 ]

オペレーション

  • 運用技術に特化した初の宇宙ミッション。[ 6 ]
  • ESAが直接所有・運用する初の超小型衛星。[ 6 ]
  • 一般の人がソフトウェアやファームウェアをロードしてテストできる最初の軌道上実験室。[ 12 ]
  • ESA初の一般公開ミッション。インターネット経由でリアルタイムで直接制御可能。[ 13 ]
  • 現代のスマートフォンのコンセプトに匹敵する、アップロードと実行のためのアプリの開発を容易にするオンボード環境（NMF）を提供する最初のミッション。[ 14 ]
  • 軌道上のFPGAを毎日再構成するESA初のミッション。[ 11 ]
  • 欧州の次世代ミッションコントロールシステムEGS-CCを使用して指揮された最初のミッション。[ 15 ]
  • 地上設置型緊急ビーコンの軌道上における初のデコードと処理。[ 16 ]
  • 軌道上でホストされるSaaS（Software-as-a-Service）アプリケーションへの地上から宇宙への初のAPIアクセス。[ 17 ]

人工知能

  • 宇宙船搭載AI向け初の軌道上ニューラルネットワーク展開。[ 18 ]
  • 軌道上で教師ありおよび教師なしモデルのトレーニングを行う初のオンボード機械学習。[ 18 ]
  • FDIR用の最初の軌道上AIモデル。[ 18 ]
  • オンボードFPGAを使用した欧州初の画像ディープラーニング処理。[ 19 ]
  • 実際の飛行データを用いた機内AIモデルの最初の再トレーニング。[ 20 ]
  • 宇宙での機関ミッションにおけるANN（人工ニューラルネットワーク）の初めてのオンボードアップデート。[ 21 ]
  • 初のオンボード生成AI（WGAN）[ 22 ] [ 23 ]
  • もともと地上アプリケーション用に開発された事前学習済みニューラルネットワークの最初の再利用。[ 22 ]

プロトコルと標準

  • CFDP（CCSDSファイル配信プロトコル）を運用する最初のESAミッション。[ 24 ]
  • CCSDSミッション運用サービス（MO）を機内、宇宙地上リンク、地上で使用した最初のESAミッション。[ 24 ]
  • 既存のLVDS接続上にSpacewireプロトコルを軌道上で初めて実装しました。[ 11 ]
  • OPS-SAT-1でCCSDSハウスキーピングデータ圧縮規格124.0-B-1（POCKET+に基づく）を使用した最初のミッション。[ 25 ]

サイバーセキュリティ

  • 宇宙で実証された初のポスト量子KEM-TLS暗号ソリューション。[ 26 ]
  • 宇宙サイバーセキュリティのための初の軌道上研究プラットフォーム。[ 27 ]

注目すべき

  • 宇宙で最初の株式取引が成功しました。[ 28 ]
  • 軌道上で行われた最初のチェスゲーム。[ 29 ]
  • 宇宙でDOOMビデオゲームを実行する最初の衛星。 [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

ナノサットMOフレームワーク（NMF）

OPS-SATにおける最も革新的なコンセプトは、宇宙ソフトウェアをアプリの形で展開することであった。欧州宇宙機関（ESA）はグラーツ工科大学と共同で、オープンソースソフトウェアであるNanoSat MOフレームワークを調査・開発しました 。[ 33 ]

NanoSat MOフレームワーク（NMF）は、CCSDSミッション運用サービスに基づくナノ衛星用のソフトウェアフレームワークです。NMFには、宇宙空間でインストール、起動、停止可能なNMFアプリとして実験を開発するためのソフトウェア開発キット（SDK）が含まれています。また、このフレームワークにはアプリの監視・制御機能も含まれており、宇宙空間で実行中のソフトウェアを地上の実験者が制御することができます。[ 34 ]

OPS-SATシステムイメージには、NanoSat MOフレームワークが付属しています。このフレームワークは、OPS-SATのすべてのペイロードシステムとインターフェースし、実験アプリケーションにサービスの形で提供します。NanoSat MOフレームワークにより、他のライブラリやアプリケーションを簡単に統合できます。実験の開発中は、NMF SDKを使用できます。このSDKにはシミュレータが含まれており、実験者はプラットフォームのほとんどの機能にアクセスできます。このシミュレータにより、開発者は高度な衛星テストベッドハードウェアプラットフォームにアクセスすることなく、NMFアプリを作成できます。

参照

参考文献

  1. ^ a b "OPS-SAT" . ESA . 2017年4月27日. 2017年9月19日閲覧。
  2. ^ CHEOPS太陽系外惑星探査ミッション、2017年の打ち上げに向けて重要なマイルストーンを達成。ESA、2014年7月11日
  3. ^ CHEOPSがクールーに到着しました。バーバラ・ヴォナルバーグ。2019年10月16日
  4. ^ “CHEOPS will ride on a Soyuz rocket” . cheops.unibe.ch . 2017年4月6日. 2017年9月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年9月19日閲覧。
  5. ^ CHEOPS - ミッションの状況と概要
  6. ^ a b c Evans, David; Labrèche, Georges; Mladenov, Tom; Marszk, Dominik; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara (2022). OPS-SAT LEOPとコミッショニング：宇宙機関の文脈におけるナノ衛星プロジェクトの運営. 小型衛星会議 . ユタ州立大学、ローガン、ユタ州. 2024年1月21日閲覧。
  7. ^ ESA Operations [@esaoperations] (2024年5月23日). 「OPS-SATの軌道離脱が完了しました。最終テレメトリは、衛星がオーストラリア上空を通過した5月22日21時30分（UTC）に受信されました。最終軌道におけるデータ収集にご協力いただき、ありがとうございました。現在解析中ですが、既に非常に興味深いものになりそうです」（ツイート）– Twitter経由。
  8. ^ 「OPS-SAT再突入明日：ライブ中継！」欧州宇宙機関。2024年5月21日。 2024年5月23日閲覧。
  9. ^ "ESAW 2017" (PDF) . ESA . 2017年6月20日. 2017年12月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2017年12月19日閲覧。
  10. ^ 「OPS-SATフライングラボが2023年の国際宇宙作戦賞を受賞」 ESA 2024年1月21日閲覧。
  11. ^ a b c「OPS-SATの重要な初成果」欧州宇宙運用センター. 2024年1月21日閲覧。
  12. ^ 「OPS-SATの実験者になる方法」欧州宇宙機関。 2024年1月21日閲覧。
  13. ^ 「OPS-SAT – 衛星をインターネットに公開」(PDF) . 欧州宇宙機関. 2024年1月21日閲覧。
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  15. ^ 「欧州の新型宇宙頭脳の初テスト」欧州宇宙機関。 2024年1月21日閲覧。
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  32. ^リック・レーン (2024年4月22日). 「宇宙で再生されたドゥームは、現在のESA宇宙船の10倍の性能を持つ衛星コンピューターによって再生された」「 . PC Gamer . 2024年11月30日閲覧。
  33. ^ “NanoSat MO フレームワーク” . 2017 年12 月 19 日に取得。
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