O tom, že na Mezinárodní vesmírné stanici fungují stovky systémů není potřeba dlouho polemizovat. O jejich existenci se ale řadoví fanoušci kosmonautiky dozví teprve až když se něco pokazí. V minulých dnech se proto pozornost veřejnosti obrátila na systém, o kterém většina fanoušků asi předtím nikdy neslyšela – MDM. O tom, že na ISS není všechno v pořádku jsme psali už ve včerejším Kosmotýdeníku. Dnešní článek přinese podrobné informace nejen o samotném systému, ale i o závadě a jejím řešení.
Systém MDM (Multiplexers/Demultiplexers) si můžeme (zjednodušeně řečeno) představit jako elektronickou ústřednu, která sjednocuje data z různých částí stanice. Přes MDM proudí data odesílaná na Zemi i přijímaná na stanici. Sbírají data ze všech systémů a předávají k odeslání v podobě telemetrických dat. Slouží i k přenosu informací z kontrolních čidel do konkrétních přístrojů a zapomenout nesmíme ani na sběr údajů ze všech možných přístrojů včetně nákladu. S trochou fantazie bychom celý systém MDM mohli přirovnat k míše, která v tělech živočichů plní podobnou úlohu.
Zdroj: http://www.spaceflight101.com/
Celkově bychom na ISS našli téměř 50 multiplexorů. Ty vypadají jako počítačové skříně, ve kterých jsou umístěné speciální karty. Každá z nich obsahuje procesor Intel 386SX pracující na frekvenci 32 MHz. K dispozici má 2 MB paměti EEPROM a 8 MB ve formě paměti RAM. Do boxů jsou přivedené datové sběrnice, které je propojují s výše vypsanými čidly a přístroji. Některé boxy MDM jsou vybaveny vysokorychlostním připojením, aby mohly zajišťovat rychlé předávky informací přes optiku.
Jednotlivé typy MDM se od sebe liší i softwarovým vybavením – podle toho, k jakému účelu jsou určeny. Systém MDM se vyznačuje pyramidovou strukturou – úplně nejvýše stojí trojice vylepšených MDM (Tier 1), které mají na starosti veškeré řízení a pokyny. Trojice těchto MDM tvoří jakýsi virtuální mozek stanice. Tato trojice je spojená se šesti páry zálohovaných podsystémů MDM (Tier 2), přičemž každá dvojice má na starosti jednu konkrétní oblast – třeba prostředí uvnitř stanice, navigace, nebo elektronické systémy. Každá dvojice má pak pod sebou ještě několik MDM (Tier 3), které jsou spojeny přímo s konkrétními čidly a přístroji.
Zdroj: http://www.spaceflight101.com/
Multiplexory jsou pro činnost ISS nepostradatelné, proto je nutné, aby vždy měly zálohu. Nejvyšší úroveň (Tier 1) je schopná přečkat i dvojnásobnou poruchu), střední úroveň (Tier 2) si poradí s jednou chybou. Jelikož na této úrovni pracují MDM v párech, tak jeden je vždy hlavní a pracuje v tzv. horkém módu, což znamená, že zpracovává informace a zároveň posílá příkazy. Druhý pak funguje jako záloha a pracuje v tzv. teplém módu – zpracovává informace, ale neposílá příkazy. A tady se už dostáváme k jádru pudla.
Problémy se objevily v pátek večer na MDM, který kontroluje externí část stanice, má na starosti robotické systémy a část systémů elektronických. Pozemní týmy si všimly, že jedna část systému nekomunikuje a situace se nezměnila ani po několikanásobném restartu vzdorující součástky. Pokud jsme systém MDM na začátku článku přirovnali k míše, pak aktuální problém odpovídá ochrnutí, které je způsobené poškozením nervového svazku. Aktuální problém posádku přímo neohrožuje. Závada postihla záložní kus, což se na první pohled může zdát jako malicherný problém, ale celá podřízená větev tím pádem přišla o tolik potřebnou redundanci. Pokud by teď došlo k závadě na hlavním MDM, který pracuje bez zálohy, znamenalo by to velké problémy.
Bezpečnostní předpisy sice vyžadují během příletu zásobovací lodi oba funkční systémy, nicméně momentálně se zdá, že by připravovaná loď Dragon mohla dnes zamířit vstříc ISS. Až by zásobovací loď ve středu zakotvila u stanice, mohli by astronauti vystoupit do volného prostoru. Poškozený multiplexor totiž leží na příhradové konstrukci stanice, konkrétně na centrálním nosníku S0 a nedá se k němu dostat zevnitř.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/
Samotná oprava by pro astronauty neměla představovat žádný velký problém. Jedná se totiž o jednu z operací, které posádky běžně nacvičují v rámci pozemních příprav v obřím bazénu Neutral Buoyancy Laboratory v Johnsonnově vesmírném středisku. Výstupu se zřejmě zúčastní američtí astronauti Richard Mastracchio a Steven Swanson, termín zatím určený nebyl, nicméně hovoří se maximálně o horizontu jednoho týdne – astronauti už nabili baterie ve skafandrech. Podle zkušeností z výše zmíněného pozemního výcviku se odhaduje, že by výměna poškozeného MDM měla trvat asi tři hodiny. Náhradní kus s odpovídajícím softwarovým vybavením byl na stanici dovezený už v roce 2001!
Celému problému se budeme na našem portálu věnovat – především pak s ohledem na připravovaný výstup do volného kosmu. Sledujte proto naše diskusní fórum, blog i Facebook a neuteče Vám žádná aktuální informace.
Zdroje informací:
http://www.spaceflight101.com/
http://www.nasaspaceflight.com/
Zdroje obrázků:
http://onebigphoto.com/uploads/2012/01/international-space-station.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/8702245_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/8727682_orig.jpg
http://upload.wikimedia.org/…/618px-ISS_after_installation_of_S0_Truss_element.jpg
No vida, architektonicky to připomíná podobné řídící a regulační systémy jaké najdete například na elektrárně. Samozřejmě tam se jedná o mnohem větší zařízení a o mnohem víc signálů které jsou zpracovávány. 🙂
Trochu mě překvapil ten použitý procesor. 386SX už je z dnešního pohledu přeci jenom prehistorie. Ale ona ISS už taky není nejmladší…
Ovšem i tak bych tam čekal něco něco trochu speciálnějšího a pro použití ve vesmíru odolnějšího než osekanou verzi „spotřebního“ procesoru z počátku 90 let.
A matematický koprocesor 387 mají na těch kartách taky? 🙂
Vesmírný PC hardware často vypadá z našeho pohledu jako muzejní exempláře. Takty procesorů, nebo objemy pamětí jsou na úplně jiné úrovni než dnes. Například vozítko Curiosity má procesor RAD750, který pracuje na frekvencích 110 MHz – 200 MHz. Důvody jsou dva. V první řadě se používají osvědčené procesory, u kterých jsou vychytané mouchy a hlavně – pracují spolehlivě i v extrémních podmínkách. Druhým důvodem je velmi dlouhá příprava všech vesmírných projektů, která se počítá na roky. Už v prvních projektech se uvádí, jaké budou parametry jednotlivých systémů. Inženýři vybírají to nejlepší, co je v té době k dispozici – samozřejmě s přihlédnutím k prvnímu bodu. Pak se několik let modul, či sonda staví a testuje, takže v době, kdy startuje do kosmu už jsou jeho počítačové systémy dávno za zenitem. No a když pak ještě navíc ten systém několik let pracuje ve vesmíru, tak je opravdu z našeho pohledu zralý na technické muzeum. 🙂
Nevím, ale myslím si, že u návrhů některých částí se jistě počítá s tím, že během projektování a stavby stanice dojde k nějakému pokroku a spíše než konkrétní model a typ se určí jen parametry, které zařízení musí mít a konkrétní typ se vybírá až později (samozřejmě ne týden před startem). Stejně tak se občas na ISS myslím dělá nějaký „upgrade“ hardware starších částí za novější, byť staré ještě fungují dobře.
Hlavním důvodem proč jsou tam 386SX je podle mne spíš to, že tento procesor (pokud si dobře pamatuji) nepotřeboval žádný chladič – dokonce ani pasivní, pokud nebylo v místnosti více než cca 25°C. Takže odpadají starosti s napájením a hlídáním všech těch větráčků kolem.