Space Applications en LG brengen smartphone naar ISS

De Belgische ruimtevaartspecialist Space Applications heeft de Nexus 5 smartphone van LG geïntroduceerd als werkinstrument in het internationale ruimtestation ISS. “Astronauten worden mobieler wanneer ze hun instructies op een smartphonescherm kunnen lezen”, heet het.

De naam Space Applications zegt u allicht weinig en dat is jammer, want de Belgische ruimtevaartspecialist houdt zich bezig met cutting edge technologie die in nauwe samenwerking met het Europese Space Agency (ESA) en zijn Amerikaanse tegenhanger NASA wordt ontwikkeld.

Robotica, speciale software, conceptual future-projecten, human-machine interaction: bestaat er een naam voor en heeft het op één of andere manier met de exploratie van het heelal te maken, dan kan je er van op aan dat het bedrijf uit Zaventem er wel mee bezig is.

Eén van de projecten waar Space Applications voor wordt ingeschakeld door ESA en het European Space Research and Technology Centre (ESTEC), draait rond het ontwikkelen van instrumenten die het werk van de astronauten vergemakkelijken. Daar gaat dit verhaal over.

U weet waarschijnlijk dat astronauten een groot deel van hun tijd in de ruimte bezig zijn met wetenschappelijke experimenten. Om die experimenten tot een goede einde te kunnen brengen, krijgen de space cowboys instructies en moeten ze duidelijk afgebakende procedures volgen.

Sinds jaar en dag worden die instructies geformuleerd in de ODF-standaard (‘Operations Data File’), zodat er geen verwarring kan ontstaan en alle astronauten de aanwijzingen op dezelfde manier begrijpen.

Aanvankelijk werden de ODF-files meegegeven op papier, met als gevolg dat er hele bibliotheken de lucht in werden geschoten. In de jaren 90 volgde de laptop, waardoor de instructies in zeker zin mobiel werden, en vandaag wordt er gekeken naar smartphones en andere wearables om de instructies op een eenvoudige manier tot bij de astronaut te krijgen.

“Voor het ‘Mobile Procedure Viewer’ (MobiPV)-project bekijken we inderdaad hoe we de ODF-documenten op nieuwe toestellen kunnen tonen, want laptops mogen dan wel draagbaar zijn, het is alles behalve handig om ze mee te sleuren wanneer je ronddwaalt in een ruimtestation”, legt projectleider Keshav Chintamani van Space Applications uit.

Smartphone wordt smartwatch

Het WEAR-systeem is zo’n nieuwigheid die al eens getest werd. WEAR is een futuristische bril à la Hololens die instructies in augmented reality toont aan de astronaut. Stel dat hij ergens vier vijzen moet verwijderen, dan wordt er in de augmented reality-laag aangegeven waar die vijzen zich juist bevinden. De Belg Frank De Winne heeft dat systeem nog uitgeprobeerd toen hij in het ISS verbleef.

Een ander toestel waar mee geëxperimenteerd wordt is de smartphone, al dan niet in combinatie met een camera, of in combinatie met Google Glass.

In de configuratie die voor het Mobile Procedure Viewer-programma getest werd in september 2015, maakte men van de smartphone een grote smartwatch die dienst deed als ‘centrale server’ waarlangs alle data passeerde: de ODF-aanwijzingen (die van op een laptop in het ISS via wifi naar het smartphonescherm gebracht werden), en de videobeelden afkomstig van de camera op het hoofd van de astronaut.

Het toestel dat uitgekozen werd door Space Applications voor de test is de Nexus 5, die door LG en door Google werd ontwikkeld. De Nexus 5 is niet de eerste smartphone die mee de ruimte in ging (dat was een Samsung Galaxy Nexus S), maar het is wel het eerste toestel dat gebruikt wordt voor concrete onderzoeksdoeleinden.

“We wisten dat de Nexus 5 een geschikt toestel was, al was het maar omdat hij zo hackbaar is”, grapt Chintamani. “Dat is belangrijk hoor, want je moet er dingen mee kunnen doen die je met andere smartphones niet kan, zoals er een externe camera op aansluiten.”

Het voordeel van een Nexus-toestel is dat er een stock-versie van Android op draait, zonder eigen schil van de producent. Dat maakt het voor een bedrijf zoals Space Applications veel gemakkelijker om er mee aan de slag te gaan, de telefoon is veel ‘opener’.

Uitdagingen

Voor dat de Nexus 5 mee de ruimte in kon gaan, moest er echter een waterdicht antwoord komen op enkele belangrijke kanttekeningen die ESA plaatste. “Een glazen scherm is bijvoorbeeld niet toegelaten in een ruimtestation, want als het breekt ontploft het en worden er miljarden glasschilfers verspreid in de woon- en werkruimtes van de astronauten.”

Een ander probleem waren de radiofrequenties. 3G, GSM, Bluetooth: de frequenties waarop die standaarden werken kunnen interfereren met de systemen uit het station en moeten dus geweerd worden.

“Een derde vraag die we kregen ging over de batterij”, vult Jeroen Peeters van LG België aan. “Het gevaar bestaat dat lithium-ion batterijen ontploffen in de ruimte, en zoiets kan je je natuurlijk niet permitteren.”

De veiligheidsmensen van ESA eisten daarom 20 batterijen uit dezelfde Nexus 5-batch om te kunnen testen. Uit dat rijtje werden ad random er drie geselecteerd en zwaar misbruikt (onder andere in een oven!) om zien of ze het uithielden en of ze niet explodeerden.

“Ik heb R&D in Korea moeten contacteren en heel specifieke informatie moeten vragen”, aldus nog Peeters. “Over hoe de batterijen gebouwd werden, hoeveel cellen er in zaten, welke producten er gebruikt werden om ze te bouwen…. Mijn eigen bedrijf dacht dat ik aan het spioneren was (lacht).”

Toen bij LG de waarde van het project begon door te dringen, kreeg Jeroen toch de gevraagde informatie. En toen duidelijk werd dat je 3G en GSM kon blokkeren door het toestel in airplane-mode te zetten en een teflon-laag was aangebracht over het glazen scherm van de Nexus 5, was het toestel eindelijk ‘ISS-waardig’.

“De batterij opladen was nog zoiets”, gaat Chintamani verder. “Er is wel degelijk stroomtoevoer voorzien in het ruimtestation, maar we moesten ook aantonen via tal van tests dat de telefoon de zekering niet zou overbelasten bij een herlaadbeurt, want dat zou catastrofaal kunnen zijn.”

Dagelijkse basis

Uiteindelijk kreeg het team van Space Applications één uur de tijd om zijn Nexus 5-project te testen in september. “Zoals voorzien werd de telefoon tijdens die test gebruikt om procedures te tonen en om te communiceren, al dan niet via de geconnecteerde camera. Eén en ander gebeurde allemaal via een eenvoudige Android-app die je ook op een Unix-systeem kan draaien.”

“Hoe er met de aarde gecommuniceerd werd? De centrale laptop in het ISS waar de Nexus 5 mee verbonden is, communiceert met een computer in het European Astronaut Centre in Keulen”, aldus nog de teamleader. “De eigenlijke communicatie gebeurt via het TDRSS-systeem van de NASA, een militair satellietsysteem dat draadloze communicatie in TCP IP toelaat.”

De smartphone die gebruikt werd voor de MobiPV-test was wel degelijk een commercieel toestel dat iedereen kon kopen in de winkel. “We wilden bekijken in hoeverre een afgewerkt commercieel product zou kunnen worden gebruikt. Ook astronauten hebben nood aan een goede usability en een onberispelijke user experience. Daar wordt veel geld aan uitgegeven. We wilden het toestel dus laten zoals het was.”