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Articulo de referencia

OPS-SAT

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OPS-SAT fue un CubeSat de la Agencia Espacial Europea (ESA), diseñado para demostrar las mejoras en las capacidades de control de misiones que surgirán cuando los satélites puedan transportar ordenadores de a bordo más potentes. La misión tenía como objetivo romper el ciclo de "nunca ha volado, nunca volará" en el ámbito del control de satélites. Fue el primer CubeSat operado directamente por la ESA. [ 1 ]

El satélite contaba con un ordenador experimental diez veces más potente que los ordenadores de a bordo tradicionales de la ESA. Este ordenador proporcionaba una plataforma experimental para ejecutar experimentos de software a bordo. Un concepto innovador fue el despliegue de software espacial en forma de aplicaciones. Este concepto fue posible gracias al NanoSat MO Framework (NMF) y permitió cargar las aplicaciones en la nave espacial y ejecutarlas a bordo. Este fue un nuevo concepto que la ESA demostró con éxito en el espacio. [ 6 ]

El satélite OPS-SAT fue lanzado a las 08:54:20 UTC del 18 de diciembre de 2019, exactamente veinticuatro horas más tarde de lo previsto. El satélite fue desorbitado el 22 de mayo de 2024. [ 7 ] [ 8 ] Durante su descenso, la ESA colaboró ​​con radioaficionados para recopilar la mayor cantidad de datos posible, observando los efectos sobre el satélite a medida que atravesaba la atmósfera inferior de la Tierra. [ 9 ]

Carga útil y comunicaciones

OPS-SAT proporcionó un entorno de prueba en órbita para el despliegue de diferentes experimentos destinados a probar nuevos protocolos, algoritmos y técnicas. El satélite fue diseñado para ser robusto y sin un único punto de fallo , de modo que siempre fuera posible recuperar la nave espacial en caso de que algo fallara en alguno de los experimentos de software. La robustez del propio satélite permitió a los equipos de control de vuelo de la ESA cargar y probar software de control nuevo e innovador, presentado por los experimentadores.

Dispositivos de carga útil OPS-SAT:

  • Plataforma experimental: Critical Link MityARM 5CSX
  • Sistemas de control de acceso (ADCS) de alta calidad
  • GPS
  • Cámara
  • radio definida por software
  • Receptor óptico

Enlaces de comunicación con tierra:

Plataforma experimental

La plataforma experimental de OPS-SAT era donde se realizaban los experimentos. Contaba con dos Critical Link MityARM 5CSX en redundancia en frío (si uno fallaba, se utilizaba el segundo). Estos tenían un procesador ARM  Cortex-A9 de doble núcleo a 800 MHz , una FPGA Altera Cyclone V, 1 GB de RAM DDR3 y un dispositivo de memoria masiva externa de 8 GB. [ 10 ]

El objetivo de la ESA era eliminar al máximo las barreras para la experimentación. Por ejemplo, el papeleo era mínimo o inexistente, y la infraestructura de ESOC estaba diseñada para realizar pruebas automatizadas en los experimentos, con el fin de reducir los costes operativos prácticamente a cero. Además, los experimentos podían desarrollarse fácilmente en forma de aplicaciones utilizando el marco NanoSat MO.

Premios

En marzo de 2023, el equipo de control de misiones OPS-SAT fue galardonado con el premio International SpaceOps 2023 por logros sobresalientes. [ 11 ]

Primeros logros de OPS-SAT

OPS-SAT logró varios hitos importantes en diversas áreas. [ 12 ]

Operaciones

  • Primera misión espacial dedicada a la tecnología operativa. [ 6 ]
  • Primer nanosatélite propiedad directa y operado por la ESA. [ 6 ]
  • Primer laboratorio en órbita donde el público puede cargar y probar software/firmware. [ 13 ]
  • Primera misión de la ESA directamente controlable en tiempo real a través de Internet por el público. [ 14 ]
  • Primera misión para ofrecer un entorno a bordo (NMF) que permita el desarrollo sencillo de aplicaciones para su carga y ejecución, comparable al concepto de los teléfonos inteligentes modernos. [ 15 ]
  • Primera misión de la ESA en reconfigurar diariamente un FPGA en órbita. [ 12 ]
  • Primera misión comandada con el sistema de control de misiones de próxima generación de Europa, EGS-CC. [ 16 ]
  • Primera decodificación y procesamiento en órbita de balizas de emergencia terrestres. [ 17 ]
  • Primer acceso API de tierra a espacio de una aplicación de software como servicio (SaaS) alojada en órbita. [ 18 ]

Inteligencia artificial

  • Primer despliegue de red neuronal en órbita para IA a bordo. [ 19 ]
  • Primer sistema de aprendizaje automático a bordo para el entrenamiento en órbita de modelos supervisados ​​y no supervisados. [ 19 ]
  • Primer modelo de IA en órbita para FDIR. [ 19 ]
  • Primer procesamiento europeo de aprendizaje profundo de una imagen utilizando una FPGA integrada. [ 20 ]
  • Primer reentrenamiento de un modelo de IA a bordo con datos reales en vuelo. [ 21 ]
  • Primera actualización a bordo de una ANN (red neuronal artificial) en el espacio en una misión institucional. [ 22 ]
  • Primera IA generativa a bordo (WGAN). [ 23 ] [ 24 ]
  • Primera reutilización de redes neuronales preentrenadas desarrolladas originalmente para aplicaciones terrestres. [ 23 ]

Protocolos y estándares

  • Primera misión de la ESA en utilizar operativamente el protocolo CFDP (CCSDS File Delivery Protocol). [ 25 ]
  • Primera misión de la ESA en utilizar los Servicios de Operaciones de Misión (MO) de CCSDS a bordo, en el enlace espacio-tierra y en tierra. [ 25 ]
  • Primera implementación en órbita de un protocolo Spacewire sobre una conexión LVDS existente. [ 12 ]
  • Primera misión en utilizar el estándar de compresión de datos de mantenimiento CCSDS 124.0-B-1 (basado en POCKET+) en OPS-SAT-1. [ 26 ]

Ciberseguridad

  • Primera solución criptográfica KEM-TLS post-cuántica demostrada en el espacio. [ 27 ]
  • Primera plataforma de investigación en órbita para la ciberseguridad espacial. [ 28 ]

Notable

Marco NanoSat MO (NMF)

El concepto más innovador en OPS-SAT fue el despliegue de software espacial en forma de aplicaciones. La Agencia Espacial Europea, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Graz, investigó y desarrolló el NanoSat MO Framework , un software de código abierto . [ 34 ] 

El NanoSat MO Framework (NMF) es un marco de software para nanosatélites basado en los servicios de Operaciones de Misión de CCSDS. Incluye un Kit de Desarrollo de Software (SDK) para desarrollar experimentos como aplicaciones NMF, las cuales pueden instalarse, iniciarse y detenerse en el espacio. El marco también incluye capacidades de monitoreo y control para las aplicaciones, lo que permitirá a los experimentadores en tierra controlar su software mientras se ejecuta en el espacio. [ 35 ]

La imagen del sistema OPS-SAT incluye el marco de trabajo NanoSat MO, que interactúa con todos los sistemas de carga útil de OPS-SAT y los proporciona como servicios a la aplicación del experimentador. El marco de trabajo NanoSat MO permite una integración sencilla de otras bibliotecas y aplicaciones. Durante el desarrollo de los experimentos, se puede utilizar el SDK de NMF, que incluye un simulador que proporciona la mayoría de las funcionalidades de la plataforma al experimentador. El simulador permite a los desarrolladores crear sus aplicaciones NMF sin necesidad de acceder a una plataforma de hardware de prueba satelital avanzada.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "OPS-SAT" . ESA . 27 de abril de 2017. Consultado el 19 de septiembre de 2017 .
  2. ↑ La misión CHEOPS a exoplanetas alcanza hitos clave en su camino hacia el lanzamiento en 2017. ESA , 11 de julio de 2014
  3. ↑ CHEOPS ha llegado a Kourou. Barbara Vonarburg. 16 de octubre de 2019.
  4. ↑ "CHEOPS viajará en un cohete Soyuz" . cheops.unibe.ch . 6 de abril de 2017. Archivado del original el 17 de septiembre de 2017. Consultado el 19 de septiembre de 2017 .
  5. ↑ CHEOPS - Estado y resumen de la misión
  6. 1 2 3 Evans, David; Labrèche, Georges; Mladenov, Tom; Marszk, Dominik; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara (2022). OPS-SAT LEOP y puesta en servicio: Ejecución de un proyecto de nanosatélite en el contexto de una agencia espacial . Conferencia sobre satélites pequeños. Universidad Estatal de Utah, Logan, UT . Recuperado el 21 de enero de 2024 .
  7. ↑ "El minisatélite austriaco OPS-SAT se desintegra tras una misión exitosa" (Comunicado de prensa). TU Graz - Universidad Tecnológica de Graz. 23 de mayo de 2024. Consultado el 3 de febrero de 2026 .
  8. ↑ Operaciones de la ESA [@esaoperations] (23 de mayo de 2024). "La desorbitación del OPS-SAT ha finalizado. La telemetría final se recibió a las 21:30 UTC del 22 de mayo, cuando el satélite sobrevolaba Australia. Gracias por ayudarnos a recopilar datos durante sus órbitas finales. Ahora se están analizando, pero prometen ser muy interesantes" ( Tweet ) – vía X (antes Twitter) .
  9. ↑ "Reentrada del satélite OPS mañana: ¡Siga en directo!" . Agencia Espacial Europea. 21 de mayo de 2024. Consultado el 23 de mayo de 2024 .
  10. ↑ "ESAW 2017" (PDF) . ESA . 20 de junio de 2017. Archivado del original (PDF) el 23 de diciembre de 2017. Consultado el 19 de diciembre de 2017 .
  11. ↑ "El Laboratorio Volador OPS-SAT gana el Premio Internacional SpaceOps 2023" . ESA . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  12. 1 2 3 "Primeros logros significativos de OPS-SAT" . Centro Europeo de Operaciones Espaciales . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  13. ↑ "Cómo convertirse en experimentador en OPS-SAT" . Agencia Espacial Europea . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  14. ↑ "OPS-SAT – apertura de un satélite a internet" (PDF) . Agencia Espacial Europea . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  15. ↑ Coelho, César; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). "Marco NanoSat MO: cuando OBSW se convierte en aplicaciones". Conferencia aeroespacial IEEE 2017 . págs. 1 a 8. doi : 10.1109/AERO.2017.7943951 . 
  16. ↑ "Primera prueba del nuevo cerebro espacial europeo" . Agencia Espacial Europea . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  17. ↑ Mladenov, Tom; Evans, David; Zelenevskiy, Vladimir (2022). "Implementación de un receptor de búsqueda y rescate basado en GNU Radio en el laboratorio espacial OPS-SAT de la ESA" . IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine . 37 (5): 4– 12. doi : 10.1109/AESM.2022.9684957 (inactivo el 12 de julio de 2025) . Recuperado el 21 de enero de 2024 .{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace )
  18. ↑ Labrèche, Georges; Alvarez, Cesar Guzman (2023). SaaSyML: Software como servicio para aprendizaje automático a bordo de la nave espacial OPS-SAT . Conferencia Aeroespacial IEEE 2023. pp. 1– 9. doi : 10.1109/AERO55745.2023.10115531 . 
  19. 1 2 3 Labrèche, Georges; Evans, David; Marszk, Dominik; Mladenov, Tom; Shiradhonkar, Vasundhara; Soto, Tanguy; Zelenevskiy, Vladimir (2022). "Autonomía de naves espaciales OPS-SAT con TensorFlow Lite, aprendizaje no supervisado y aprendizaje automático en línea". 2022 IEEE Aerospace Conference (AERO) . pp. 1–17 . doi : 10.1109/AERO53065.2022.9843402 . 
  20. ↑ Lemaire, Edgar; Moretti, Matthieu; Daniel, Lionel; Miramond, Benoît; Millet, Philippe; Feresin, Frédéric; Bilavarn, Sébastien (2020). "Un acelerador de red neuronal híbrido basado en FPGA para la clasificación de imágenes satelitales integradas". Simposio Internacional IEEE de Circuitos y Sistemas (ISCAS) 2020. pp. 1– 5. doi : 10.1109/ISCAS45731.2020.9180625 . 
  21. ↑ Kacker, Shreeyam; Meredith, Alex; Cahoy, Kerri; Labrèche, Georges (2022). Algoritmos de procesamiento de imágenes de aprendizaje automático a bordo de OPS-SAT . Conferencia de satélites pequeños . Recuperado el 21 de enero de 2024 .
  22. ↑ "Primera actualización a bordo de una ANN en el espacio en una misión institucional" . IRT Saint Exupéry . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  23. 1 2 Labrèche, Georges; Guzman, Cesar; Bammens, Sam (2024). «Inteligencia artificial generativa... ¡en el espacio! Redes adversarias para la eliminación de ruido en imágenes a bordo de la nave espacial OPS-SAT-1». Conferencia Aeroespacial IEEE 2024. págs. 1–17 . doi : 10.1109/AERO58975.2024.10521090 . ISBN  979-8-3503-0462-6.
  24. ↑ Labrèche, Georges. "Inteligencia artificial generativa y autoencoders para eliminar el ruido de las imágenes a bordo de la nave espacial OPS-SAT-1 de la Agencia Espacial Europea" . GitHub . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  25. 1 2 Marszk, Dominik; Evans, David; Mladenov, Tom; Labrèche, Georges; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara (2022). Servicios MO y CFDP en acción en OPS-SAT . Conferencia de satélites pequeños . Recuperado el 21 de enero de 2024 .
  26. ↑ Evans, David; Labrèche, Georges; Marszk, Dominik; Bammens, Sam; Hernández-Cabronero, Miguel; Zelenevskiy, Vladimir; Shiradhonkar, Vasundhara; Starcik, Milenko; Henkel, Maximilian (2022). Implementación del nuevo estándar de compresión de datos de mantenimiento CCSDS 124.0-B-1 (basado en POCKET+) en OPS-SAT-1 . Conferencia de satélites pequeños . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  27. ↑ Terzo, Noemi (2023). Diseño y demostración en órbita de una solución criptográfica post-cuántica basada en KEMTLS-PDK para mejorar la seguridad de las comunicaciones por satélite (tesis). Politecnico di Torino . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  28. ↑ Calabrese, Matteo; Kavallieratos, Georgios; Falco, Gregory. Un ciberataque con carga útil alojada contra satélites . AIAA SCITECH 2024 Forum. doi : 10.2514/6.2024-0270 . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  29. ↑ "Comercio en el espacio: la ESA impulsa el comercio europeo" . Centro Europeo de Operaciones Espaciales . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  30. ↑ "Primera partida de ajedrez en órbita" . Chess-OPS . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  31. ^ Waage, Ólafur. "OPS-SAT DOOM" . GitHub . Consultado el 21 de enero de 2024 .
  32. ↑ Waage, Ólafur (29 de marzo de 2024). "Ejecutando DOOM en el satélite OPS-SAT de la ESA" . YouTube . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  33. ↑ Rick Lane (22 de abril de 2024). "Doom se juega en el espacio mediante un ordenador satelital 'diez veces más potente que cualquier nave espacial actual de la ESA'"." . PC Gamer . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  34. ↑ «Marco NanoSat MO» . Consultado el 19 de diciembre de 2017 .
  35. ↑ Coelho, Cesar; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). "NanoSat MO Framework: When OBSW turns into apps". 2017 IEEE Aerospace Conference . pp. 1–8 . doi : 10.1109/AERO.2017.7943951 . ISBN  978-1-5090-1613-6. S2CID 9033794 . 
  • OPS-SAT: Tecnología de software en evolución para operaciones de naves espaciales
  • Artículo de OPS-SAT en eoPortal por ESA
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