CC BY
5
УДК 15
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ COTS-ТЕХНОЛОГИЙ в космосе
А. И. Циберт
Ачинский колледж отраслевых технологий и бизнеса Российская Федерация, 662121, Красноярский край, г. Ачинск, ул. Гагарина, 27
E-mail: sasha.tsibert@mail .ru
Применение COTS-технологий в разработках специального назначения является испытанным средством снижения временных и финансовых затрат. В статье рассматривается об опыте использования COTS для создания вычислителей эксплуатирующихся на борту космических аппаратов.
Ключевые слова: космос, COTS-технологии, аппаратные и программные технологии, радиация, CubeSat, CompactPCI.
USING COTS TECHNOLOGIES IN SPACE
A. I. Tsibert
Achinsk College of Industry Technologies and Business 27, Gagarina st., Achinsk, Krasnoyarsk Territory, 662121, Russian Federation E-mail: sasha.tsibert@mail .ru
The use of COTS technologies in special-purpose developments is a proven means of reducing time and financial costs. The article discusses the experience of using COTS to create computers operated on board spacecraft.
Keywords: space, COTS-technologies, hardware and software technologies, radiation, CubeSat, CompactPCI.
COTS (Commercial Off-The-Shelf — «готовые к использованию») - технология означает, что для построения систем специального назначения применяется специальный подход, согласно которому применяются промышленные вычислительные модули, а крейты, стойки, блоки коммутации и кабели выполняются в специальном исполнении и обеспечивают требуемые условия эксплуатации (например, устойчивость к климатическим, вибрационным, акустическим и др. воздействиям). В COTS-технологии применяются готовые аппаратные и программные технологии открытого типа, ранее широко апробированные и/или стандартизованные на рынке общепромышленных гражданских приложений.
Исторически концепция COTS возникла как инициатива министерства обороны США и оборонных ведомств ряда других западных стран, желающих сократить свои расходы за счет уменьшения доли дорогостоящих уникальных решений и технологий. Для российских разработчиков в настоящее время, в условиях усложнения экономической ситуации и введения санкций, перекрывающих доступ к элементной базе оборонного и двойного назначения, такой способ экономии средств на создание аппаратуры с высокими техническими характеристиками особенно актуален.
Общий тренд построения систем на базе стандартизованных COTS-компонентов проник и в космическую отрасль. Тому способствовали чрезвычайно бурный темп освоения космического пространства, усложнение решаемых задач, требования сокращения сроков
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 3
разработки и модернизации систем, повышение их быстродействия и надёжности. В настоящий момент в космосе постоянно присутствует большое количество обитаемых и необитаемых летательных аппаратов различных стран. Эта отрасль превратилась в мощную индустрию, связанную с исследованиями, производством новых материалов, обороной и другими актуальными задачами [1].
Подтверждением использования в космосе СОТБ-технологий и промышленной ЭКБ является растущая популярность спутников выполненных по стандарту СиЬеБа1. СиЬеБа1 — формат малых (сверхмалых) искусственных спутников Земли для исследования космоса, имеющих объем 1 литр и массу не более 1.33 кг или несколько (кратно) более (Рис.1) [2].
Рис. 1 Спутник стандарта СиЬеБа! компании «Даурия Аэроспейс»
Стандарт СиЬеБа! не ограничивает фантазию разработчиков и инженерные подходы для построения космических аппаратов. Внутри кубсата не существует общепринятых инструкций по сборке, то есть - универсальных стандартов, описывающих информационные, механические или электрические интерфейсы. Есть рекомендации типа соответствия габаритов электронных плат форм-фактору РС/104, некоторые подходы к распайке контактов, информационным шинам и шинам питания, но конкретная реализация у каждого разработчика может быть индивидуальной [3].
Создаются спутники СиЬеБа! из электроники индустриального класса, т.е. той, которая предназначена для эксплуатации на Земле, и не готовилась к космосу. Несмотря на это, возможности современных чипов позволяют им работать в, казалось бы, непригодных условиях. Они могут быть недолговечны, но обеспечивают работоспособность аппаратов до года, а то и больше в несколько раз [4].
Другие СОТБ-стандарты - Сошрас1РС1. Системы на базе стандарта Сошрас1РС1 имеют в своём составе механический конструктив, позволяющий устанавливать процессорные и периферийные модули в пассивную кросс-плату с определёнными стандартом интерконнектами обмена данными между модулями системы. Характеристики конструктивов, типы и топологии, используемых интерконнектов хорошо документированы в соответствующем стандарте, разработанном консорциумом международных компаний под эгидой РТСМО (www.picmg.org) (Рис. 2).
Основные преимущества стандарта CompactPCI: возможность построения многопроцессорных, гетерогенных вычислительных систем; высокая устойчивость к ударам и вибрациям; эффективное охлаждение; поддержка режима горячей замены; поддержка резервирования; применение стандартных шасси от разных производителей.
MicroPC - форм-фактор IBM PC-совместимых (x86) промышленных компьютеров для жёстких условий эксплуатации. Модули MicroPC позволяют оперативно строить недорогие высоконадежные встраиваемые системы и системы автоматизации из готовых «кирпичиков» (Рис. 3).
Рис. 3. Шасси с модулями формата MicroPC
Ярким примером использования модулей формата МюшРС в космосе - является пульт космонавтов «НЕПТУН-МЭ» пилотируемого транспортного корабля «СОЮЗ ТМА-М».
Использование COTS позволяет быстро разработать изделие в условиях высокой конкуренции. Как показали примеры, COTS применяются не только в западными компаниями-разработчиками, но ив РФ. COTS позволяют создать конкурентоспособные вычислительные системы. Данная технология является гарантом долговременного успеха, обеспечивая применение новейших общемировых бизнес-тенденций и инженерных достижений в области современных встраиваемых компьютерных технологий.
Библиографические ссылки
1. SpaceVPX - космическая надёжность магистрально-модульных систем, МКА: ВКС. 2016. №2.
2. Микроэлектроника для космоса и военных [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com (дата обращения 28.03.2021)
3. CompactPCI - стандарт для построения космической вычислительной техники. СТА. 2017. № 1. С. 30-31.
4. Интегрированная СОИ космического корабля «Союз-ТМА» и пульт ручного контура управления Российского сегмента МКС «Альфа». [Электронный ресурс]. URL:http://www.cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/publications/tma.25.08.05.pdf (дата обращения 28.03.2021)
© Циберт А. И., 2021
