Säteily vaikuttaa Aalto-1-nanosatelliitin ohjelmistosuunnitteluun
Aalto-1-nanosatelliitissa käytetään melko tavanomaisia elektroniikkakomponentteja, joita ei ole erityisesti suunniteltu kestämään avaruussäteilyä. Luotettavuustasoa voidaan kuitenkin nostaa esimerkiksi hyvällä ohjelmistoarkkitehtuurilla, jossa on huomioitu ympäristön aiheuttamat mahdolliset virhetilanteet.
– Tietotekniikan opiskelija Joonas Javanainen teki erinomaista työtä, ja analysoi diplomityössään ansiokkaasti Aalto-1 -satelliitin ohjelmistoa ja sen vikamekanismeja. Satelliitin ohjelmisto hyödyntää Linux-järjestelmää, ja ohjelmistonkin ovat suunnitelleet ja toteuttaneet Aalto-yliopiston opiskelijat, kertoo Aalto-1 -nanosatelliitista vastaava professori Jaan Praks.
– Avaruussäteilyn ansiosta yksittäinen bitti voi vaihtua tietokoneen jossain osassa. Virheet aiheutuvat ympäristöstä ja niitä tulee joka tapauksessa – vaikka ohjelmointi olisi ollut täydellistä, Joonas Javanainen selittää.
Vaikka bitti vaihtuisi säteilyn takia, se ei välttämättä vaikuta satelliitin toimintaan, mutta pahimmassa tapauksessa se voi aiheuttaa laskentavirheitä tai kaataa ohjelmiston. Toisaalta säteily voi aiheuttaa myös pysyviä vaurioita laitteiston toimintaan.
Vahtikoiramekanismit lisäävät luotettavuutta
Satelliitissa käytetään useita vahtikoiramekanismeja, jotka valvovat järjestelmän eri osia ja voivat esimerkiksi käynnistää satelliitin uudelleen ongelmatilanteissa. Myös maa-aseman kanssa kommunikointia vahditaan, ja satelliitti osaa automaattisesti vaihtaa käytettävää radiota, jos maa-asemasta ei ole kuulunut mitään pitkään aikaan.
– Luotettavuutta voidaan parantaa menetelmillä, joilla pyritään havaitsemaan bittivirheitä. Esimerkiksi maa-asemalta tuleva komento voi bittivirheiden takia korruptoitua matkalla, mutta järjestelmä voi havaita tämän ja pyytää maa-asemaa lähettämään komennon uudestaan, täsmentää Javanainen.
Tärkeimmät satelliitin osat on kahdennettu, eli laitteita on kaksi kappaletta, joista vain toinen kerrallaan on käytössä. Laitteen rikkoontuessa voidaan käyttää varalla olevaa laitetta. Fyysisesti nanosatelliitin ohjelmistoon ei pääse enää käsiksi laukaisun jälkeen. Ohjelmistoa voidaan toki vielä päivittää radiolinkin kautta, mutta satelliitin pitää pääsääntöisesti pärjätä itse.
– Ennen laukaisua pitää valmistautua haasteisiin ja bittien vaihtumisiin, ja siinä tulee löytää kultainen keskilinja, sopiva valmistautumisen taso. Mitä monimutkaisempia ohjelmistoista tulee, sitä enemmän saatetaan aiheuttaa lisää ongelmia ja sitä kalliimpi nanosatelliitista myös tulee, pohtii Javanainen.
– Javanaisen diplomityö on myös erinomainen esimerkki yhteistyöstä, jota eri alojen opiskelijat ovat satelliittiprojektissa tehneet. Avaruuslaitteen rakentaminen vaatii hyvin monen alan osaamista, kertoo Praks lopuksi.
Aalto-1 on pienikokoinen tutkimussatelliitti, ensimmäinen Suomessa, ja sillä on tieteellisiä tavoitteita. Aalto-1 laukaistaan avaruuteen viimeisen arvion mukaan heinäkuussa 2016. Aalto-1 vie avaruuteen kolme huippulaitetta, jotka ovat rakentaneet Aalto-yliopiston yhteistyökumppanit. Nanosatelliittia on ollut rakentamassa iso ja vaihtuva tiimi, ohjelmistopuolella on ollut töissä yhteensä kymmenisen henkeä kandi-, diplomi- ja erikoistöiden puitteissa. Ennen diplomityön aloittamista Javanainen opiskeli satelliittia ja sen toimintaa muutaman kuukauden.
Lisätietoja:
Professori Jaan Praks
Aalto-1-hankkeen johtaja
Radiotieteen ja -tekniikan laitos
p. 050 420 5847
[email protected]
Professori Keijo Heljanko
Tietotekniikan laitos
p. 050 430 0771
[email protected]
- Julkaistu:
- Päivitetty:
Lue lisää uutisia
Tutustu meihin: Professori Maria Sammalkorpi
Sammalkorpi on väitellyt tohtoriksi Teknillisestä korkeakoulusta vuonna 2004. Väiteltyään Sammalkorpi on toiminut tutkijana mm. Princetonin ja Yalen yliopistoissa sekä Aalto-yliopistossa.
Fyysikot saivat bakteerit uimaan lähes täydellisissä riveissä
Bakteerien ohjaaminen onnistui magneettikentän avulla. Löytö auttaa ymmärtämään bakteeripopulaatioiden käyttäytymistä ja voi jatkossa auttaa esimerkiksi kehittämään uuden sukupolven materiaaleja, joista kaavaillaan apua muun muassa lääkkeiden kohdennettuun kuljettamiseen kehon sisällä.
Tutkijat loivat ainutlaatuisen ennustemallin kuvaamaan pandemian leviämistä maiden rajojen yli
Pohjoismainen yhteishanke pureutui koronaviruksen leviämiseen vuonna 2020. Tutkimuksen avulla voidaan jatkossa ennakoida paremmin, milloin ja mitkä matkustusrajoitukset ovat pandemiaolosuhteissa tarkoituksenmukaisia.