La Stazione Spaziale è cresciuta fino alle dimensioni di un campo da calcio e le agenzie spaziali stanno cercando di prolungare la sua durata fino al 2030. I computer di fabbricazione europea hanno mantenuto silenziosamente questo avamposto orbitale in carreggiata e nella giusta posizione, in esecuzione in background dal 2000.

I computer del sistema di gestione dei dati (DMS) nel modulo russo Zvezda sono stati costruiti oltre 20 anni fa dall'attuale Airbus. Due computer fault-tolerant raccolgono dati e forniscono la navigazione, comunicazioni e operazioni per il segmento russo.

Questi sono necessari per le operazioni della Stazione Spaziale Internazionale, e un guasto improvviso potrebbe portare a conseguenze catastrofiche. Per garantire la continuità tre unità lavorano in parallelo con due attive e una in standby per subentrare in caso di guasto di una. Un quarto computer viene tenuto di scorta che viene utilizzato non appena uno dei computer in servizio attivo ha dei problemi.

Aggiornamento mission-critical

Sono stati costruiti più computer fault-tolerant per un modulo russo che presto sarà lanciato sulla Stazione Spaziale Internazionale, il Modulo Laboratorio Polivalente. I nuovi computer hanno esaurito i pezzi di ricambio tenuti da parte per le riparazioni a terra e la produzione di nuovi computer.

Dopo anni di attività, gli ingegneri hanno notato che la maggior parte dei guasti sui computer a terra e in orbita si sono verificati nei moduli di memoria su uno dei circuiti stampati dei computer. Ogni volta, un computer guasto è stato rimosso, tornato a terra per le riparazioni e poi rilanciato, con un lungo turn-around e impatto sulla logistica. Inoltre divenne presto chiaro che questo approccio non era sostenibile a causa della mancanza di parti.

A seguito di approfondite discussioni tecniche e test sulla Terra, ingegneri hanno dimostrato che un nuovo circuito stampato, con la stessa forma e funzione ma costruita utilizzando componenti moderni e disponibili, potrebbe essere la soluzione.

I team in Russia e in Europa hanno preso in considerazione l'idea di aggiornare le schede del computer direttamente da un astronauta sulla Stazione Spaziale in assenza di gravità, l'equivalente di un intervento chirurgico a cuore aperto sulla Terra! Non era un compito facile da dimostrare, considerando che i computer non erano progettati per la manutenzione in orbita e le unità erano chiuse con piccole viti, a volte anche incollato sul posto.

Proprio come prepararsi per una passeggiata spaziale, ingegneri e cosmonauti russi hanno praticato e dimostrato il processo sulla Terra per garantire che le operazioni fossero fattibili e potessero essere eseguite nello spazio senza rischi.

Convinti che questo approccio avrebbe funzionato, nel 2015 sono state ordinate nuove schede per computer e inviate alla Stazione Spaziale nel 2018.

Trapianto spaziale

In attesa che le nuove schede madri raggiungano la Stazione Spaziale, un computer guasto è stato mantenuto in orbita. Quando sono arrivate le nuove parti e gli astronauti addestrati, le squadre hanno deciso di utilizzare un'unità guasta come caso di prova.

A gennaio 2019 il vecchio consiglio è stato sostituito con il nuovo stock. A quel tempo i cosmonauti confermarono che il computer era sopravvissuto all'operazione, ma non erano ancora certi che fosse completamente funzionante. Il tempo dell'equipaggio nello spazio è scarso e le squadre hanno pianificato di attendere il prossimo guasto prima di installare il computer che aveva subito un trapianto di cuore e controllarlo completamente. Il mese scorso uno dei vecchi computer ha avuto problemi e quindi è stato rimosso e sostituito con la nuova unità.

Tutto è ora confermato per funzionare correttamente, con grande soddisfazione al personale di RSC-Energia, Airbus ed ESA. Questa soluzione richiede un trasporto meno costoso nell'orbita terrestre poiché è necessario sostituire solo le schede anziché le intere unità:il tempo di riparazione è ora ridotto da sei mesi a pochi giorni.

Missioni future

Questo tipo di lavoro dietro le quinte è il tipo che non riceve molta attenzione a meno che qualcosa non vada storto, ma il nuovo approccio è necessario mentre gli umani esplorano più a fondo il nostro Sistema Solare, a partire dal Gateway, dove i rifornimenti dalla Terra non sono prontamente disponibili.

La manutenzione sulla Stazione Spaziale Internazionale dimostra l'esperienza e le conoscenze progettuali necessarie per supportare le missioni future garantendo operazioni più sostenibili, una situazione vantaggiosa per tutti.