Todos los aficionados a las nuevas tecnologías hemos oído hablar alguna vez de la Raspberry Pi. Incluso más de uno hemos tenido la oportunidad de trabajar con una de ellas. Pero, ¿qué pasaría si alguien decidiera embarcar una Raspberri Pi en una misión al espacio?
En enero de 2015 se puso en marcha un nuevo proyecto de manos de la ESA (European Space Agency) y de la UK Space Agency. Estas organizaciones dieron la posibilidad a los estudiantes de Reino Unido de participar en el diseño de aplicaciones y experimentos para una Raspberry Pi un tanto peculiar: su lugar de trabajo será el espacio exterior. Así surge Astro Pi.
En total, dos Raspberry Pi especialmente diseñadas para su funcionamiento en el espacio formarán parte del equipaje del astronauta británico de la ESA Tim Peake durante su misión en la ISS (International Space Station). Para esta misión de 6 meses, las Raspberry Pi han sido dotadas de una nueva placa con nuevos sensores y gadgets: Sense HAT. Está previsto que esta misión espacial comience en Diciembre de 2015, cuando Peake llegue a la ISS en el vuelo Soyuz TMA-19M.
Especificaciones técnicas y características
La nueva placa Sense HAT se conecta a la Raspberry Pi mediante los pines GPIO de la placa. Sense HAT viene con una completa librería en Phyton para desarrollar aplicaciones que expriman al máximo las posibilidades de este nuevo módulo.
Incorpora un sistema de orientación en tres dimensiones, contenido en un sólo chip, que combina acelerómetro, magnetómetro y giroscopio. Estos sensores proporcionarán información referente a la órbita de la ISS (eje de guiñada, de cabeceo y de alabeo).
Además, posee sensores de humedad, temperatura y presión. El módulo tiene salidas (outputs) para conectar una cámara normal y una cámara infrarroja. Como se puede ver en la imagen, tiene una Matriz 8×8 de LEDs RGB. Incluye un Joystick y cinco pulsadores con los que poder interactuar.
Todos los sensores del Sense HAT se comunican mediante la Raspberry mediante I2C, y su programación se puede llevar acabo desde la propia Raspberry mediante la interfaz SPI.
Las especificaciones completas pueden consultarse en su página oficial https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-tech-specs/
Preparando Astro Pi para el espacio
Poner en marcha el proyecto Astro Pi no es tan simple como mandar la Raspberry a la ISS en un cohete. Antes debe superar numerosas y exhaustivas pruebas para cumplir con todos los estándares de seguridad.
La Raspberry Pi viajará en una caja de aluminio 6063 (aleación de aluminio con magnesio y silicio), el material estándar para aplicaciones aerospaciales. El diseño de la caja puede destacar por lo voluminoso, pero debe cumplir con los estrictos requisitos de seguridad de la ESA y de la NASA.
El requisito más importante es la temperatura. Una de las normas es que ninguna superficie dentro de la ISS que pueda tocar la tripulación sobrepase los 45ºC. Este proceso es complicado debido a que en el espacio no se dan procesos de convección (no hay aire). La caja está diseñada para disipar el aire caliente, teniendo en cuenta los niveles de flujo de aire que se garantizan en todos los módulos de la ISS. Para ello se ha dotado a la caja de numerosos pines en la base que disipan aproximadamente 0.1 wattios de calor.
Además, el proyecto Astro Pi ha sido sometido a otras pruebas, todas ellas completadas con éxito. Entre ellas destacan:
- La placa puede obtener energía de dos formas distintas: mediante un invesor de corriente alterna, o mediante un puerto USB (como el de los ordenadores portátiles que irán a bordo de la ISS). Se debe asegurar que la alimentación se garantice sin que se vean afectados por el estrés los demás ordenadores o los sistemas de alimentación de la estación. Los tests realizados confirmaron que la alimentación de la Raspberry Pi mediante USB no provocó efectos adversos en los ordenadores.
- Otro de los requisitos es que durante los intervalos de tiempo donde la Raspberry Pi no reciba alimentación, debe permanecer en hora. Para ello se ha dotado a la placa de 8 pilas modelo Panasonic BR-1225 (las pilas son elementos muy peligrosos en una misión espacial), que han de superar numerosas pruebas para garantizar su uso seguro (mediciones de voltaje, de intensidad, funcionamiento en vacío a una presión de 0.6 bares).
- Cuando son sometidos a microgravedad, los componentes electrónicos metálicos puede
verse afectados por un fenómeno llamado tin whiskers. Este fenómeno hace que crezcan «pelos» metálicos de forma espontánea en cualquier zona metálica, especialmente en puntos de soldadura. Estos pelos pueden desprenderse y provocar un cortocircuito. Para evitarlo, se recubre de una especie de «barniz», un revestimiento de conformado.
- También ha pasado por pruebas de resistencia a la vibración, para resistir el viaje y el despegue del cohete Soyuz. Para ello se someten los componentes a pruebas que simulan las condiciones a las que se verá sometida. Luego, se inspecciona su funcionamiento y se garantiza que no ha sufrido daños.
- Compatibilidad electromagnética (EMC). La placa debe soportar pulsos electromagnéticos de fuerza considerada. La Raspberry no ocasionó ninguna interferencia con otros aparatos durante la prueba.
- Además se comprobó con ningún componente emitía gases nocivos cuando se calientan en exceso. Se verificó que la caja de Astro Pi no tenía aristas ni partes que pudieran producir cortes o daños en la estructura. Por último se realizó un test de operatividad en una réplica fiel del módul Columbus de la ISS.
Todas estas durísimas pruebas ponen de manifiesto las condiciones a las que se verá sometido el Astro Pi, y nos hacen ver como un proyecto modesto puede crecer de una manera espectacular.
Aunque la caja de vuelo del Astro Pi no se vende al público (debido al prohibitivo precio), podemos encontrar el módulo Sense HAT por unos 35 euros.
Fuentes: - https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-5-flight-safety-testing/ - http://astro-pi.org/ - https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi/
El rincón de Maxwell 