Brzmi zaskakująco, ale wiele sond kosmicznych nadal działa na komputerach wyraźnie słabszych od przeciętnego smartfona. NASA doszła jednak do wniosku, że przy ambitniejszych misjach sama niezawodność już nie wystarczy. Dlatego powstał projekt HPSC, czyli High Performance Spaceflight Computing. To układ zaprojektowany specjalnie z myślą o pracy w ekstremalnych warunkach kosmosu.
Komputer do kosmosu, który nie przypomina już technologii z poprzedniej epoki
Dziś wiele urządzeń NASA korzysta z układów opartych na architekturach mających swoje korzenie jeszcze na początku lat 2000. Są stabilne i odporne, ale ich moc obliczeniowa mocno ogranicza nowoczesne misje. Problem staje się szczególnie widoczny przy analizie ogromnych ilości danych przesyłanych przez sondy, teleskopy czy łaziki marsjańskie.
Nowy układ HPSC ma ten problem rozwiązać. To wielordzeniowy procesor oparty na architekturze RISC-V, czyli otwartym standardzie coraz częściej wykorzystywanym w nowoczesnej elektronice. NASA podkreśla, że chip jest jednocześnie wydajny i energooszczędny. Dzięki temu sondy będą mogły wykonywać znacznie bardziej skomplikowane obliczenia bez zwiększania zapotrzebowania na energię.
Inżynierowie z Jet Propulsion Laboratory rozpoczęli już intensywne testy nowego układu. Procesor przechodzi próby odporności na promieniowanie, skrajne temperatury i wibracje symulujące start rakiety. To właśnie takie warunki przez lata eliminowały możliwość używania nowoczesnych procesorów znanych z komputerów osobistych czy serwerów.
Procesory w naszej ofercie:
Sondy mają podejmować decyzje bez kontaktu z Ziemią
Sama wydajność to zresztą tylko część całego projektu. NASA chce, by przyszłe statki kosmiczne działały bardziej autonomicznie. Dziś wiele decyzji musi być podejmowanych przez kontrolerów misji na Ziemi. Problem w tym, że przy dużych odległościach sygnał radiowy potrzebuje nawet kilkudziesięciu minut, by dotrzeć do sondy i wrócić z odpowiedzią.
W przypadku misji marsjańskich czy przyszłych wypraw w dalsze rejony Układu Słonecznego takie opóźnienia mogą być krytyczne. HPSC ma pozwolić urządzeniom analizować sytuację w czasie rzeczywistym. Sonda będzie mogła samodzielnie rozpoznawać zagrożenia, wybierać najważniejsze dane do przesłania albo zmieniać trasę działania bez oczekiwania na instrukcje z Ziemi.
Nowy układ może też mocno przyspieszyć rozwój sztucznej inteligencji wykorzystywanej podczas misji kosmicznych. Został zaprojektowany tak, by obsługiwać zadania związane z AI i uczeniem maszynowym. Dzięki temu przyszłe łaziki lub orbitery będą mogły szybciej analizować zdjęcia, wykrywać nietypowe zjawiska czy automatycznie klasyfikować dane naukowe.
Mały układ, który może zmienić przyszłość misji kosmicznych
Choć sam chip mieści się w dłoni, jego znaczenie może być ogromne. NASA uważa, że procesor HPSC stanie się podstawą kolejnych misji księżycowych i marsjańskich. Układ ma trafić nie tylko do sond badawczych, ale także do systemów wspierających astronautów podczas przyszłych lotów załogowych.
Projekt powstaje we współpracy z firmą Microchip Technology, a technologia ma być dostępna również dla prywatnych firm kosmicznych. To ważne, bo współczesna eksploracja kosmosu coraz mocniej opiera się na partnerstwie agencji rządowych i sektora komercyjnego.
Pierwsze testy wypadły lepiej niż początkowo zakładano. NASA początkowo zakładała około stukrotny wzrost wydajności względem obecnych procesorów używanych w kosmosie. Według niektórych raportów podczas wybranych zadań związanych z AI nowy chip osiąga nawet pięćset razy większą moc obliczeniową.
Kosmiczna technologia wreszcie dogania współczesność
Przez lata komputery wykorzystywane w przestrzeni kosmicznej rozwijały się znacznie wolniej niż elektronika konsumencka. Powód był prosty: każdy nowy układ musiał być niemal niezniszczalny. HPSC pokazuje jednak, że NASA próbuje wreszcie połączyć nowoczesną wydajność z kosmiczną odpornością.
Jeśli projekt zakończy się sukcesem, przyszłe sondy mogą działać bardziej samodzielnie niż kiedykolwiek wcześniej. A to oznacza nie tylko szybsze odkrycia naukowe, ale też większe bezpieczeństwo podczas misji na Księżyc i Marsa. W praktyce może to być początek epoki, w której statki kosmiczne przestaną być wyłącznie zdalnie sterowanymi maszynami, a zaczną funkcjonować jak autonomiczni badacze głębokiego kosmosu.
