Sikertörténet az űrkutatásban: Budapesten zárult a Rosetta-küldetés

Rosetta_Philae-ThermoVacTest (Fotó: ESA/MTA.hu)

A magyar kutatók munkájának elismerése, hogy Budapesten rendezték meg a Rosetta-küldetést lezáró konferenciát – olvasható Szalai Sándor űrkutató cikkében a Magyar Tudományos Akadémia honlapján.

2014. november 12. történelmi dátum az űrkutatásban: ekkor szállt le először emberkéz által készített objektum egy üstökösmag felszínére. A Philae leszállóegység viszontagságos, de összességében sikeresnek mondható története 2015 júliusában lezárult, mostanra pedig a Rosetta küldetése is a vége felé közeledik.

Az űreszközök fejlesztésében komoly részt vállalt az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK), az MTA Energiatudományi Kutatóközpont (EK), a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME), valamint az SGF Technológia Fejlesztő Kft. Munkájuk elismerésének is tekinthető, hogy a nemzetközi kutatóközösség és az ESA 2016. június 1–3. között Budapesten rendezte a Rosetta-Philae üstököskutató űrprogram záró konferenciáját.

A rendezvényen a kutatók és a fedélzeti műszerek, valamint szolgálati alrendszerek készítői részletesen beszámoltak a naprendszer- és üstököskutatásban elért új tudományos eredményekről és a technikai-technológiai jellegű sikerekről is.

Mint arra az MTA-honlapon megjelent írásban Szalai is rámutat: a Wigner FK, az MTA EK, a BME, valamint az SGF Kft. meghatározó szerepet játszott a leszállóegység fejlesztésében. A leszállóegység „agyát”, a működését irányító számítógépet (Command and Data Management System – CDMS) a Wigner FK és az SGF Kft. fejlesztette.

A valós idejű, sokfeladatos szoftver és a hibatoleráns hardver teljes egészében magyar fejlesztésű, az igen költséges, tényleges repülő hardvert ugyanakkor Németországban gyártották, a magyarok pedig a bemérését és a tesztelését végezték. A BME Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék Űrkutató Csoportjának tagjai az MTA kutatóival együttműködésben a leszállóegység fedélzeti energiaellátó és tápelosztó rendszerének fejlesztésében vettek részt. A tápellátó rendszer repülő példánya a központi vezérlő és adatgyűjtő számítógéphez hasonlóan Németországban készült el. Az MTA EK mérnökeinek és kutatóinak részvételével két műszer készült: a SESAME kísérlet DIM pordetektora és a ROMAP műszeregyüttes SPM plazmadetektora.

A Command and Data Management System (CDMS) feladata volt a leszállóegység összes műveletének irányítása. Ide tartozott a hosszú időtartamú küldetés során a hasznos teher (tudományos műszerek, fedélzeti alrendszerek) ellenőrzése, a megközelítést követően a leszállóegység és a keringőegység szétválasztásának előkészítése, a felszínre történő leszállás és a felszínhez rögzítés vezérlése, továbbá a hőmérséklet-szabályozás megoldása és az energiaelosztás vezérlése az üstökösön végzett műveletek során. A CDMS a Rosetta közvetítésével vette a földi irányítás parancsait, és végrehajtotta őket. Gyűjtötte, majd visszaküldte az alrendszerek működése során keletkező és a tudományos műszerek által mért adatokat.

A CDMS moduláris felépítésű. Mivel létfontosságú feladatokat látott el, fontos volt felépítésénél a hibatoleráns architektúra alkalmazása. A legfőbb tervezési szempont az volt, hogy a fedélzeti számítógép a funkcionális alrendszerek meghibásodásának bármely kombinációja esetén is funkcióvesztés nélkül elláthassa feladatait. Mivel a jelentős jelterjedési idő miatt a küldetés során nem volt lehetőség gyors és közvetlen földi beavatkozásra, a számítógépnek autonóm módon fel kellett volna felismernie, ha egy egység hibásan működik, és ki kellett volna iktatnia, egyben aktiválva a megfelelő tartalék rendszert.

A processzor (DPU) pillanatnyi állapotát leíró kritikus adatokat – változók, paraméterek, hivatkozások, amelyek ahhoz szükségesek, hogy a másodlagos (tartalék) processzor ott tudjon folytatni egy megkezdett folyamatot, ahol az elsődleges befejezte – az aktuális elsődleges processzor meghatározott időnként elmenti a másodlagos processzorba. A másodlagos processzor ezeket az adatokat veszi alapul egy esetleges szerepcsere esetén. A DPU megvalósítására a tervezők a kis fogyasztású, űrminősítésű és sugárzásálló Harris RTX2010 processzort választották.

Ez a 16 bites processzor Forth programozási nyelvre optimalizált struktúrájú, a Forth-utasítások végrehajtását hardveresen támogatja, ez biztosítja gyors működését. A Forth ma már feledésbe merült veremorientált (stack oriented) programozási nyelv. A nyelv két vermet használ, az egyiket az adatok tárolására, a másikat az utasítás-végrehajtáshoz. Az aritmetikai kifejezéseket RPN szintaxissal (Reverse Polish Notation) kell megadni, melynek lényege, hogy az adatokat a műveleti sorrend szerint a verembe kell írni. Meghívva a szükséges műveletet, az eredmény az adatverem tetejére kerül. A működtető programot tömörítve, négyszeresen tárolták az újraírható memóriában (EEPROM), az indítási és öntesztelést végző program csak olvasható memóriából (PROM) fut, és az elsőnek talált hibátlan működtető programot a RAM memóriából futtatja. Az EEPROM és RAM memóriákat Hamming kódolású hibavédelemmel látták el.

A CDMS feladatainak ütemezésére, párhuzamos futtatására saját fejlesztésű, valós idejű, preemptív, többfeladatos operációs rendszerre volt szükség. A földi parancsok számának csökkentésére a leszállóegység műveleteinek irányítása a statikus és dinamikus működést leíró paramétertáblák segítségével történt. A táblázatokat még a leszállás előtt fel lehetett tölteni, és a körülmények pontosabb ismerete alapján a megfelelő működtető szekvenciát földi paranccsal kellett indítani.

Leave a Comment