Radiacija, smūgiai ir ekstremalus šaltis: naujas NASA procesorius jau įveikia griežčiausius bandymus

Skrydis tolyn reiškia daugiau autonomijos

Kuo toliau nuo Žemės skrenda aparatai ir įgulos, tuo labiau reikia sistemų, galinčių veikti beveik be žmogaus įsikišimo. Tai ypač aktualu Mėnulio ir Marso misijoms, kur ryšio vėlavimas apsunkina operatyvų komandų perdavimą ir duomenų gavimą.

NASA pabrėžia, kad autonominis duomenų apdorojimas gali pagreitinti mokslinių rezultatų gavimą, nes dalis analizės atliekama pačiame kosminiame aparate. Taip mažėja poreikis nuolat siųsti didžiulius duomenų kiekius į Žemę ir laukti atsakymų.

HPSC procesorius kuriamas su „Microchip Technology“

Siekdama spręsti augančio duomenų srauto problemą, NASA per Game Changing Development programą vysto High Performance Spaceflight Computing sistemą, trumpinamą HPSC. Projektas vystomas komercinėje partnerystėje su „Microchip Technology“.

NASA skelbia, kad HPSC yra nuo radiacijos apsaugotas didelio našumo procesorius, turintis gerokai viršyti iki šiol daugelyje misijų naudotų, prieš dešimtmečius sukurtų lustų galimybes. Agentūros tikslas – suteikti aparatams daugiau skaičiavimo galios ten, kur ji labiausiai reikalinga, pavyzdžiui, nusileidimo metu ar analizuojant sudėtingus jutiklių duomenis.

„Remdamiesi ankstesnių kosminių procesorių paveldu, sukūrėme daugiašerdę sistemą, kuri yra atspari gedimams, lanksti ir itin našiai veikianti“, – sakė Eugene’as Schwanbeckas.

Kas yra HPSC ir kuo jis išsiskiria

HPSC priskiriamas system-on-a-chip tipo sprendimams, kai esminiai kompiuterio elementai integruojami į vieną mikroschemą. Tokiuose lustuose paprastai sutelpa centriniai procesoriai, atminties ir įvesties bei išvesties valdikliai, ryšio sąsajos ir kiti blokai.

NASA akcentuoja, kad kosminėms sąlygoms pritaikyti komponentai turi atlaikyti metų metus trunkantį darbą esant didelei spinduliuotei, ekstremalioms temperatūroms ir vibracijoms. Būtent dėl šių rizikų kosmose dažnai naudojama konservatyvesnė, bet patikimesnė aparatinė įranga, o atnaujinimai vyksta lėčiau nei komercinėje elektronikoje.

HPSC taip pat projektuojamas taip, kad galėtų lanksčiai valdyti energijos sąnaudas, išjungiant nereikalingas funkcijas arba perjungiant dalį mazgų į taupesnius režimus. Tai svarbu, nes elektra kosmose yra vienas labiausiai ribojančių išteklių, ypač tolstant nuo Saulės.

Testai JPL ir pirmieji rezultatai

NASA Jet Propulsion Laboratory vykdo bandymus, kurie imituoja realias kosmoso sąlygas: radiaciją, šiluminius ciklus ir smūgius. Tokie bandymai reikalingi, kad būtų įvertinta, ar procesorius išlaikys stabilų darbą ten, kur remontas praktiškai neįmanomas.

Agentūra primena, kad Saulės dalelių srautai ir kosminiai spinduliai gali sukelti skaičiavimo klaidas, o stiprus šaltis gali sutrikdyti energijos sistemas. Tokie sutrikimai neretai priverčia kosminius aparatus pereiti į vadinamąjį saugųjį režimą, kai prioritetas teikiamas išgyvenimui, o ne mokslinėms užduotims.

„Naujus lustus varginame radiacijos, šiluminiais ir smūgio testais, o kartu vertiname jų veikimą griežtoje funkcinių bandymų kampanijoje“, – sakė Jimas Butleris.

NASA teigimu, ankstyvuose bandymuose procesorius kai kuriais scenarijais demonstravo iki 500 kartų didesnį našumą, palyginti su šiuo metu naudojamais nuo radiacijos apsaugotais lustais. Jei rezultatai pasitvirtins ir sprendimas bus sertifikuotas skrydžiams, HPSC ateityje galėtų būti diegiamas orbitiniuose aparatuose, marsaeigiuose, gyvenamuosiuose moduliuose ir kitose tolimojo kosmoso misijose.