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He sido fanático de los viajes espaciales y del programa espacial de los EE. UU. desde que tenía 4 o 5 años. Recuerdo haber leído sobre el Mercurio y Geminis programas, y miraba con entusiasmo como Módulo Lunar Águila Aterrizo en la luna.
Hoy, con el costo para llegar a la órbita terrestre baja (LEO) aparentemente disminuyendo con cada lanzamiento, hay más oportunidades que nunca para ampliar los límites de lo que sabemos, realizando experimentos cada vez más audaces y produciendo grandes cantidades de datos sin procesar. Para hacer la situación aún más interesante, los experimentos de hoy pueden usar más tipos de sensores, cada uno de los cuales recopila datos con mayor resolución y con una mayor frecuencia de muestreo. Tratar con esta gran cantidad de datos es un gran desafío. Ancho de banda en la constelación de NASA de Satélites de seguimiento y retransmisión de datos (TDRS) es limitado y debe compartirse equitativamente entre un número creciente de misiones. La latencia, aunque casi insignificante desde LEO, se convierte en una consideración cuando se envían datos desde la Luna, Marte o más allá de los límites del Sistema Solar.
Cuando comenzamos a pensar en enviar hardware al espacio, surge otro conjunto de desafíos. El hardware debe ser lo más liviano posible para minimizar el costo de lanzamiento. Sin embargo, debe ser lo suficientemente resistente para soportar vibraciones extremas y fuerzas G durante el lanzamiento, y debe poder funcionar en un entorno de microgravedad una vez en órbita. Una vez en órbita, el hardware debe poder conectarse de forma segura a los sistemas de alimentación, refrigeración y red de la nave espacial anfitriona.
AWS Snowcone en la Estación Espacial Internacional
Como ya habrá leído, recientemente enviamos un AWS Snowcone SSD al Estación Espacial Internacional. Ya que Amazon Prime actualmente no realiza entregas a la ISS, el Snowcone viajó a bordo de un Halcón 9 cohete como parte de la primera Misión espacial Axiom (Hacha-1). Como parte de esta misión, cuatro astronautas privados realizaron experimentos y realizaron demostraciones de tecnología que abarcaron 17 días y 240 viajes alrededor de la Tierra.
El Snowcone está diseñado para ejecutar cargas de trabajo informáticas perimetrales, todas protegidas por múltiples capas de cifrado. Una vez que los datos se recopilaron y procesaron localmente, el dispositivo generalmente se envía de vuelta a AWS para que los datos procesados se puedan almacenar en la nube y procesarse aún más. Como alternativa, AWS DataSync se puede utilizar para copiar datos desde un dispositivo Snowcone a AWS.
Por el lado del hardware, el Snowcone es pequeño, excepcionalmente resistente y liviano. Con 2 CPU, 4 GB de memoria y 14 TB de almacenamiento SSD, puede realizar mucho procesamiento y almacenamiento local, lo que lo hace ideal para la misión Ax-1.
Preparándose para el viaje
En preparación para el viaje al espacio, los equipos de AWS, la NASA y Axiom Space trabajaron juntos durante siete meses para probar y validar el Snowcone. El proceso de validación incluyó una revisión de seguridad rigurosa, un análisis térmico detallado y pruebas para ayudar a garantizar que el dispositivo sobreviviría a las vibraciones en el lanzamiento y en vuelo a la ISS. El Snowcone no fue modificado, pero terminó envuelto en Kaptón cinta para protección eléctrica y térmica adicional.
En cuanto al software, el laboratorio de soluciones de aprendizaje automático de AWS trabajó en estrecha colaboración con Axiom para desarrollar un modelo de aprendizaje automático sofisticado que examinaría las fotos tomadas a bordo de la ISS para ayudar a mejorar la experiencia de la tripulación en futuras misiones de Axiom. Las fotos fueron tomadas por cámaras Nikon a bordo, almacenadas en el almacenamiento conectado a la red (NAS) en la ISS y luego transferidas desde el NAS al Snowcone a través de la LAN de la Estación Conjunta. Una vez que las fotos están en el Snowcone, el modelo pudo devolver los resultados en tres segundos.
A bordo de la ISS
Después de que Snowcone estuvo en funcionamiento, el equipo colectivo realizó algunas pruebas iniciales y encontró algunos problemas. Por ejemplo, las fotos se almacenaron en el NAS con extensiones en mayúsculas, pero el código en el Snowcone buscaba minúsculas. Afortunadamente, el equipo basado en la Tierra pudo conectarse al dispositivo a través de SSH para realizar un diagnóstico y una reconfiguración remotos.
Un modelo ML actualizado estuvo disponible durante la misión. El equipo pudo cargar una AMI más grande (30 GB) al Snowcone y poner el modelo en producción con facilidad.
El Snowcone permanece a bordo de la ISS y está disponible para otros experimentos hasta fines de 2022. Si es investigador, estudiante o parte de una organización que está interesada en realizar experimentos que impliquen el procesamiento de datos de forma remota en la ISS, puede expresar su interés en [email protected]. Un caso de uso interesante debería ser de interés para los investigadores médicos. Muchas de las mediciones y experimentos médicos realizados en la ISS generan datos que actualmente deben descargarse a la Tierra para su procesamiento y análisis. Cuidar estos pasos mientras está en órbita podría reducir el tiempo de extremo a extremo para la descarga y el análisis de 20 horas a solo 20 minutos, creando el potencial para un aumento de 60 veces en la cantidad de posibles experimentos.
Éxito
Net-net, el experimento demostró que es posible extender la computación en la nube al frontera final.
El equipo con base en la Tierra pudo comunicarse de forma remota con el Snowcone en órbita para lanzar, probar y actualizar el modelo. Luego demostraron que podían repetir este proceso según fuera necesario, procesando fotos de experimentos de investigación a bordo y haciendo un uso óptimo del ancho de banda limitado que está disponible entre las estaciones espaciales y la Tierra.
En general, este experimento se consideró un éxito y aprendimos mucho a medida que identificamos y abordamos los desafíos que surgen al enviar hardware de AWS al espacio para satisfacer las necesidades de nuestros clientes.
Consulte AWS para la industria aeroespacial y satelital para obtener más información sobre cómo apoyamos a nuestros clientes y socios mientras exploran la frontera final. Si está listo para desplegar un Snowcone en un espacio o una misión terrestre propia, ¡estamos listos, dispuestos y capaces de trabajar con usted!
— jeff;
