我們的航天級電源管理器件可幫助航空工程師為先進的板載（機載）計算平臺供電，從而完成航天任務，同時我們還能讓小型衛(wèi)星變得更加智能，為自主航天器實現人工智能帶來了可能性。

經過兩年的飛行，航天探測器OSIRIS-REx于2018年8月成功登陸小行星Bennu，收集了其表面物質的樣本。探測器的處理器使其通過向任務控制中心發(fā)送圖像來與地球進行通信，這樣NASA團隊就可以操縱航天器并確定安全著陸地點。

這是一項艱巨的任務。與我們日常生活中使用的電子設備相比，探測器因受到尺寸限制和太空惡劣環(huán)境的影響，其計算能力有限。OSIRIS-REx的板（機）載視覺處理和危險規(guī)避系統只能每隔幾分鐘進行一次導航更新。地球距Bennu的距離為2億英里，傳輸信號需要18分鐘，所以兩者進行通信需要等待很長時間。

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NASA不允許出現嚴重的故障，所以工程師通常會使用耐輻射芯片。這種芯片足夠堅固，能夠承受地球大氣層之外的環(huán)境，但代價是功率密度有所降低。

為了完成高性能計算任務，工程師需要一種耐受太空環(huán)境的全新處理器，并使用TI的航天級電源管理器件為其供電，該電源管理器件采用一種新的封裝技術，經過優(yōu)化可提高性能和功率密度。

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NASA戈達德太空飛行中心的工程師Nicholas Franconi介紹：“耐輻射器件的設計沒有任何問題?！薄皢栴}是，它們的處理能力通常比商用處理器落后10到20年。所以我們決定開發(fā)一種新的方法?！?/p>

NASA雄心勃勃的小型處理器

NASA的這一決定促進了SpaceCube?系列高性能板（機）載數據處理器的誕生。NASA SpaceCube處理器的核心是一個商用現場可編程門陣列（FPGA），這是一個集成電路，比NASA目前使用的耐輻射處理器強大數百倍。

SpaceCube的FPGA不僅功能強大，還可以通過重新編程實現通常需要從地面通信到雷達等不同處理器才能實現的多種功能。它非常適合部署在小型衛(wèi)星上，因為對于小型衛(wèi)星來說，限制組件的數量和尺寸是至關重要的。SpaceCube的超小版本是迷你3.0版，其封裝尺寸小于10x10x10厘米，比標準的魔方略大。

Javier Valle擁有TI的航天級負載點降壓轉換器，可幫助為NASA的SpaceCube供電。

TI航空動力系統經理Javier Valle協助設計了SpaceCube v3.0的電源管理系統，并說：“這是我所見過的最偉大的小型衛(wèi)星項目之一”。

一個尺寸超小但功能強大的電源管理系統

要在如此小尺寸的封裝體內實現高性能計算，需要一種新的方法來為航天級FPGA供電。Javier認為，高性能意味著對電源管理系統的高要求，在小型衛(wèi)星尺寸受限的發(fā)供電系統中滿足這些要求具有挑戰(zhàn)性。

他繼續(xù)講道：“隨著衛(wèi)星板（機）載計算能力的增強，航空工程師需要在不增加衛(wèi)星尺寸的情況下為電子設備提供更多電力。”“TI的航天級電源產品憑借其超小的外形尺寸以及業(yè)內超高的功率密度滿足了這一需求。航天應用通常要求采用密封陶瓷封裝的組件，這降低了電源效率，因此TI的工程師必須開發(fā)新的封裝技術，從而縮小解決方案的體積，同時提高功率和性能?！?/p>

SpaceCube v3.0的電源系統需要在長時間內高效且持續(xù)地提供大量電力，即使組件老化或受到輻射干擾也是如此。

Javier 解釋道：“在某些情況下，FPGA 內核的電源電壓需要大約一伏特，正負 4%?！薄叭绻麅群穗妷合陆党^ 4%，FPGA 可能會重啟，這意味著你會丟失所有捕捉到的數據，這會導致需要重新對 FPGA 進行編程。如果內核電壓上升超過 4%（取決于幅值），則可能對 FPGA 造成永久性損壞。我們的 TPS7H4001-SP 航天級負載點降壓轉換器在 FPGA 要求的高電流和極端高輻射環(huán)境中率先滿足這些電壓調節(jié)要求?！?/p>

為了實現自主航天器的板載人工智能，NASA 計劃將 SpaceCube v3.0 用于為衛(wèi)星供電以維持其運行。在未來，它甚至可以利用從月球或火星表面提取的資源，為月球或火星周圍的在軌衛(wèi)星執(zhí)行長期太空探索任務提供支持。

NASA 負責該項目的首席工程師 Alessandro Geist 說：“我們把 SpaceCube 送上太空后完成的第一個任務是一項與 Hubble 維修任務同時進行的實驗，在該實驗中，SpaceCube 演示了板（機）載位置算法，這是未來與 Hubble 自動對接的信號?！薄靶枰?25 臺標準的耐輻射電腦才能完成這一操作，所以對于重量和功率要求是令人望而生畏的?！?/p>

通過將商用耐輻射組件與 TI 的耐輻射電源解決方案結合，SpaceCube v3.0 使太空人工智能成為可能，這不僅有利于執(zhí)行太空任務的 NASA，還能使利用更低發(fā)射成本和小型衛(wèi)星技術探索太空領域的私營企業(yè)受益。

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Javier 說：“人們有一種誤解，認為小型衛(wèi)星只能用于簡單的應用?！薄暗?TI 的航天級器件供電的 SpaceCube 項目表明，即使是小型衛(wèi)星也可以擁有與大型衛(wèi)星一樣的能力?！?/p>

審核編輯：郭婷