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(xiàn)人工智能帶來了可能性。

經(jīng)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(zhì)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?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娮釉O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(tǒng)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(xiàn)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(jīng)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。”“問題是，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。”

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(shù)據(jù)處理器的誕生。NASA SpaceCube處理器的核心是一個商用現(xiàn)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(shù)百倍。

SpaceCube的FPGA不僅功能強大，還可以通過重新編程實現(xiàn)通常需要從地面通信到雷達等不同處理器才能實現(xiàn)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(shù)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(tǒng)經(jīng)理Javier Valle協(xié)助設計了SpaceCube v3.0的電源管理系統(tǒng)，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(tǒng)

要在如此小尺寸的封裝體內(nèi)實現(xiàn)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(tǒng)的高要求，在小型衛(wèi)星尺寸受限的發(fā)供電系統(tǒng)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(chǎn)品憑借其超小的外形尺寸以及業(yè)內(nèi)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。”

SpaceCube v3.0的電源系統(tǒng)需要在長時間內(nèi)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，F(xiàn)PGA 內(nèi)核的電源電壓需要大約一伏特，正負 4%。”“如果內(nèi)核電壓下降超過 4%，F(xiàn)PGA 可能會重啟，這意味著你會丟失所有捕捉到的數(shù)據(jù)，這會導致需要重新對 FPGA 進行編程。如果內(nèi)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(diào)節(jié)要求。”

為了實現(xiàn)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。”“需要 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。”

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。”“但由 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。”

審核編輯：郭婷