lunes, 1 de septiembre de 2008

Utah 2008 (II)

Siempre haciendo hincapié en la importancia en sí del proyecto XaTcobeo como sistema de formación, vamos a hablar hoy de qué vamos a llevar dentro del satélite. A parte de los sistemas propios de alimentación y control (de los que hablaremos en sesiones posteriores) el satélite llevará tres experimentos o cargas útiles: un sistema de despliegue de paneles solares, un medidor de dosis de radiación ionizante y, como experimento principal, una SDR (Software Defined Radio, radio definida por software) a la que llamamos SRAD. Y dicho SRAD, sistema del que yo soy responsable, fue el tema que expuse en el congreso de Utah y del que hablaré en septiembre en otro congreso en Alemania. ¿Qué es, entonces, la SRAD? Recordemos que hablamos de un satélite de 10x10x10 centímetros y menos de 1kg de peso, ¿eh?

Como su propio nombre indica, es un sistema de transmisión y recepción de señales de radio definido mediante software. Al contrario que una emisora de radio convencional, una SDR puede "destruirse" y ser sustituida por una nueva con otras funcionalidades y características mediante comandos software. Se puede intuir que esto tendrá gran cantidad de ventajas cuando hablamos de un pequeño artefacto volando a 400 kilómetros de La Tierra. Y, ¿cómo se puede definir un sistema radio por software? Todo el que no sepa lo que es una FPGA, que siga el enlace y lea el artículo. ¿A que ahora ya se empieza a ver la luz? Pues una FPGA es un dispositivo cuya funcionalidad se puede reprogramar, creando de esta forma un circuito diferente en el mismo dispositivo electrónico.

Una vez presentado y disponible el sustrato sobre el que construir nuestro diseño pensaremos... ¿Tiene esto algo de nuevo? ¿Tanto revuelo por un dispositivo reprogramable? Pues la cuestión es que no hay a penas precedentes de FPGAs volando en satélites, en duras condiciones de radiación. Por otro lado un satélite tan pequeño no tiene a penas potencia disponible para hacer muchos juegos, y la optimización es muy complicada. En tercer lugar, hacen falta ideas y un gran proceso de ingeniería para diseñar un sistema que sea robusto y versátil, suficientemente simple como para estar seguros de que va a funcionar y suficientemente sofisticado como para poder experimentar con él. No es, en ningún caso, tarea simple. Pero démosle una vuelta de tuerca más. En una FPGA cuanto más complejo es el sistema programado mayor es el consumo. Y en nuestro cacharrito no tenemos casi potencia disponible. ¿Qué tal si nos curramos un sistema que reprograme y autorregule la complejidad del sistema en función de las características del medio? Pues así como se me ocurrió salió el diseño de la siguiente imagen.Nuestro sistema incluirá una parte software que se ejecutará en un procesador a su vez definido por software en la FPGA que implementará una serie de rutinas de control y una serie de módulos de procesado de radio. Por otro lado tendremos un diseño de hardware de codificadores de radio directamente en la FPGA. Este último caso es más rápido, pero mucho más ávido de potencia eléctrica, mientras que el procesado software es lento pero liviano. Un protocolo de bus de sistema conectará nuestra radio con el ordenador de a bordo, de donde recibirá instrucciones y un conjunto de rutinas especiales controlaran todas las definiciones software que incorporará la SRAD y las cargará según sea necesario. Además tendremos espacio libre, puesto que si la SRAD es un éxito podremos enviar desde nuestra estación en tierra nuevos datos de configuración. Este complejo sistema no pasó desapercibido entre nuestros colegas ingenieros en Utah, y allí recopilé datos y opiniones de gente de todo el mundo. Escepticismo en general para un proyecto tan innovador, pero ánimos y buenas palabras para intentarlo.

El diseño ya lo tengo sobre la mesa. Tengo un equipo de ingeniería que es capaz de esto y de mucho más. Tenemos alrededor de 12 meses de plazo. Llevamos consumido uno.

Vega, allá vamos.