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lunes, 16 de abril de 2018

La aceleración del hardware impulsa experimentos científicos en la ISS

Electrónica modernizada para el levitador electromagnético - Más experimentos en menos tiempo
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Friedrichshafen- El astronauta alemán Alexander Gerst instalará el HSC-OS (High Speed Camera Operating System - sistema operativo de la cámara de alta velocidad) una actualización electrónica pequeña pero potente para controlar la cámara de vídeo de alta velocidad del levitador electromagnético (EML) que tiene el objetivo de procesar rápidamente el enorme volumen de datos que genera. Airbus ha desarrollado este componente para la Administración Espacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Este “acelerador” científico - que tiene programado su lanzamiento junto con la misión orbital Antares 9 -se integrará en el equipo EML a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) durante la misión de la Agencia Espacial Europea Horizons, que se desarrollará hasta finales de 2018.

El nuevo concepto de Airbus utiliza placas avanzadas de microcomputadores comerciales adaptadas y certificadas especialmente para su uso en el espacio y multiplicará por diez la velocidad de transferencia desde la cámara hacia el sistema informático. Además, un compresor de datos especial basado en hardware integrado en el microcomputador comercial sustituirá al anterior diseño basado en software, lo que reducirá los tiempos de compresión 60 veces como mínimo. Estos dos cambios aumentan considerablemente la velocidad de transmisión de datos del sistema.

El levitador electromagnético es un equipo experimental instalado en el laboratorio Columbus de la ISS que ha recibido grandes elogios. Fue financiado por la ESA y la Administración Espacial del DLR, y desarrollado y construido por Airbus. El EML se lanzó a bordo del ATV-5 en agosto de 2014 y Alexander Gerst lo instaló durante su primera estancia en la ISS en otoño de ese mismo año. Gerst tiene planificada la instalación de este equipo de electrónica de datos este verano. Se trata de una mejora importante para el EML que permitirá a los investigadores alcanzar la excelencia científica con una eficiencia aún mayor.

El EML
Este equipo ayuda a los investigadores a realizar experimentos científicos sobre pequeñas muestras metálicas y les permite determinar importantes parámetros sobre los materiales con una precisión extraordinaria. Estos resultados son cruciales para optimizar los procesos de producción industrial en la Tierra y para fabricar materiales metálicos mejores con propiedades diseñadas a medida.

Las muestras metálicas se calientan y se funden a temperaturas de hasta 2.100 grados Celsius y en ese estado de fusión es cuando se realizan las mediciones. Las muestras se solidifican posteriormente de una forma controlada. Dado que los metales fundidos a altas temperaturas tienen un alto grado de reactividad química, cada muestra se procesa sin utilizar recipientes, es decir, colocándola en un campo electromagnético sin utilizar un crisol. La muestra se posiciona y calienta por inducción. Por la misma razón, todas las mediciones deben realizarse utilizando métodos ópticos que no requieran contacto.

La sofisticada tecnología de medición y procesamiento del EML también cuenta con una cámara de vídeo de alta velocidad que graba a más de 30.000 fotogramas por segundo estos rápidos procesos que suceden en la muestra metálica fundida que se encuentra levitando.
Desde el comienzo de las operaciones, se han realizado muchos experimentos (>1.200 ciclos de fusión y solidificación) y se han recogido enormes volúmenes de datos (>13 TB), en su mayoría de vídeo.
“Muy poco después de su puesta en servicio, pudimos comprobar que la capacidad de la misión dependía del tiempo invertido en procesar enormes volúmenes de datos de vídeo de alta velocidad”, afirmó Wolfgang Soellner, responsable del diseño del experimento EML en Airbus. “Esto se debía a un concepto mejorado de su uso, que genera una cantidad de datos significativamente mayor a lo planificado en los estudios de la misión. El procesamiento mejorado de los datos de vídeo eliminará este cuello de botella en el procedimiento experimental”.

La ciencia de los materiales depende de la repetición de experimentos en numerosas ocasiones variando ligeramente las condiciones, por lo que unos procedimientos experimentales acelerados son de una importancia crucial para lograr resultados científicos con rapidez.

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