1998年，几个致力于太空探索的国家联合发射了国际空间站(ISS)，由最初在太空中组装起来的各个模块组成。这些模块在地球上从未相互集成过。这种情况与向国际空间站发送新系统和平台以添加功能、技术更新和新功能的情况相同。当需要服务时，国际空间站不能完全脱离轨道。
空间站内的条件相当稳定。一旦这些电子设备安全到达国际空间站进行组装并投入运行，通过冲击或振动造成的故障威胁就会从潜在的系统问题列表中进一步下降。然而，在发射时，该系统必须处理高达40g的加速度。电子设备从发射到实施都需要可靠地运行。
2018年6月，国际空间站执行了一项新的任务。作为补给任务的一部分，其中一名机组成员、德国宇航员和地球物理学家亚历山大·格斯特(Alexander Gerst)收到了一个带有OpenVPX技术的航空运输架(ATR)。OpenVPX系统由Elma电子公司开发，作为俄罗斯国际空间站服务模块“Zvezda”的“宽带通信系统用户终端”的一部分安装。
ATR在航空航天工业中已经被证明是计算机系统的一个重要组成部分。飞机的机动所产生的巨大力量，连一个“简单”的电脑机箱都无法承受。ATR能够抵抗高强度的冲击和振动，并且不像其他外壳那样弯曲。它也能承受更大的冲击，比如硬着陆。
ATR形成外壳，然后使用OpenVPX架构封装计算机单元。当该系统在太空中投入使用时，它使国际空间站与地面控制中心实现了“近乎永久”的连接。
持续传播是这项任务的必要条件。负责监督OpenVPX系统开发的Elma Electronic GmbH公司的Vitali Siris指出:“国际空间站绕地球一周只需大约90分钟。一旦空间站到达地球上没有地面接收系统覆盖的区域，每次连接都会中断。”由于国际空间站的高速和稳定增长的数据量，连接必须几乎永久性地重新路由，这取决于哪个卫星在各自的时间提供了最好的传输路径。
通信卫星——在这种情况下被用作中继的geo卫星网络“Luch”——是解决方案。这些GEO中继卫星最初是为和平号空间站和Buran空间滑翔机之间的通信而开发的，是一系列在宇宙飞船(如国际空间站)和地球之间传输信号的通信卫星。
基于openvpx的系统承担信号路由的任务，使数据吞吐量与高达100mbps的上行速度和6至8mbps的下载速度。系统代表多路复用解复用调制解调器(MDM)单元的硬件部分。MDM负责捕获、存储和传输机载实验结果。
除此之外，该设备还包括调制解调器、DVB-S2(用于卫星信号)、PAL(相位交替线，即模拟视频信号)和高清视频输入和输出。MDM的串行接口卡符合MIL-STD-810F标准，保证了所需的抗冲击和抗振动性能。
“抵抗环境影响是必要的，”Siris继续说。“虽然国际空间站内部的技术本身受益于20到22摄氏度的恒定气候条件和类似的恒定湿度，但电子设备必须能够承受火箭发射时高达40倍的重力加速度。”
在运行于恶劣和远程环境的嵌入式系统中，冷却一直是一个特别敏感的问题。国际空间站的系统是用强制空气传导冷却方法冷却的。处理器卡、显卡或记忆卡通过一种特殊的机制连接到侧板上，ATR的侧壁配备了面向外的鳍片，当空气被迫穿过系统时将热量排出。
虽然加固的卡片被积极冷却，风扇只是在房屋外面工作。这种解决方案还保护了系统内部的灰尘，消除了运输过程中潜在的损坏源。同时，冷却型节省空间，不干扰系统的多功能。
从技术角度来看，使用1tb容量的SSD硬盘是很有趣的。为此，空间供应商不得不进行一些测试，因为硬盘由于其精细结构，在10-15纳米范围内，与地球上的硬盘相比，硬盘在太空中接触到的自由质子更多。这种持续的点火会损坏SSD的部分部件(比如闪存)。
随着国际空间站的网络密度和功能的增加，处理日益增长的系统需求的现代方法将继续发展。基于openvpx的ATR系统的成功，正在计划开发另一个类似的系统，为新的科学和能源模块NEM-1使用相同的架构，该模块计划于2021年添加到现有的空间站中。
埃尔玛电子GmbH是一家
www.elma.com
了下:航空+国防
