Hardware até o núcleo

No coração de cada satélite há um computador projetado para controlá-lo e se comunicar com operadores na Terra. Efetivamente o centro nervoso da espaçonave, o sistema de comando e manipulação de dados é essencial para um satélite. Mas executar esse sistema requer uma estrutura para construir, algo que a NASA fornece ao público abertamente.

O Core Flight System (cFS) é uma estrutura de software de código aberto que permite que a espaçonave tenha um ponto de partida comum, sem precisar codificar todas as funções básicas do zero. Gerenciado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, o cFS cobre todos os fundamentos que o computador de uma espaçonave precisa para operar.

“Ele permite que os aplicativos se comuniquem e sejam gerenciados na espaçonave”, disse Jay Bugenhagen, ex-gerente de programa do cFS. “As missões normalmente adicionariam seus próprios aplicativos personalizados, como navegação, orientação e controle, mas as principais funções principais são fornecidas pelo cFS.”

Com sua disponibilidade de código aberto, o cFS se tornou um padrão para executar software a bordo de satélites. Bugenhagen disse que praticamente todas as missões de satélite executadas por Goddard usam o cFS, e organizações como a ESA (Agência Espacial Europeia) e membros da indústria espacial comercial são usuários frequentes.

Como fabricante de hardware de computador para naves espaciais, a Aitech Systems Corp. de Chatsworth, Califórnia, incorpora o cFS em sua marca SP0 de computadores de placa única, embora os usuários possam optar por usar outro software. Existem centenas de componentes que podem ser conectados a um SP0 para se adequar a qualquer missão e centenas de permutações de software para controlá-los, então para seu modelo mais recente, o SP0-S, a Aitech explorou uma nova maneira de garantir a compatibilidade com todo esse hardware e software. Os fabricantes de naves espaciais geralmente precisariam do computador em mãos para saber exatamente como os programas seriam executados, mas a Aitech recorreu a um processo chamado emulação.

A emulação recria o ambiente de hardware dentro de outro computador. Embora não seja uma réplica direta um-para-um, é próxima o suficiente para simular como o computador irá se comportar em voo. A Aitech fez uma parceria com a Embedded Flight Systems Inc. para construir um emulador que pudesse replicar o hardware SP0, quaisquer componentes que pudessem ser usados ​​com ele e o software que o acompanha. E para espelhar o SP0, o cFS forma uma parte essencial do emulador, cuidando das funções básicas do software, assim como é usado em missões espaciais.

“É nisso que todo esse sistema é construído. Agora, não importa qual software você execute, pode ser um pouco diferente no SP0-S, mas ele funcionará”, disse Ralph Grundler, diretor de pesquisa e desenvolvimento espacial da Aitech. “Antigamente, com os primeiros satélites, era tudo linguagem de máquina escrita diretamente no processador. Agora estamos alguns níveis abstraídos, e você pode emular sem precisar de nenhum hardware.”

O emulador ajudou a projetar o SP0-S, mas agora ele se tornou um produto em si. As placas de computador SP0 da Aitech são uma escolha popular para empresas que precisam de ativos no espaço, e o emulador tem sido usado por empresas como a Red Canyon, empresa de tecnologia espacial, para testar software que será implantado em órbita. Grundler disse que o trabalho da NASA no cFS tem sido indispensável para a indústria espacial comercial.

“Pense em cada vez que a NASA voou alguma coisa — isso significa que eles aprenderam alguma coisa. Eles colocaram isso no cFS”, disse Grundler. “É por isso que esse software de sistema de voo central é tão crítico para qualquer um que queira começar sua própria empresa espacial.”