Az EAFTC számítógépek egy űrkész repülőgép-alvázban. Kép jóváírása: NASA / Honeywell. kattints a kinagyításhoz
Sajnos a térben áthatoló sugárzás ilyen csillogásokat válthat ki. Amikor a nagy sebességű részecskék, például a kozmikus sugarak, ütköznek a számítógépes chipek mikroszkopikus áramkörével, hibákat okozhatnak a chipeken. Ha ezek a hibák az űrhajót rossz irányba repülik, vagy megzavarják az életmentő rendszert, akkor ez rossz hír lehet.
A biztonság garantálása érdekében a legtöbb űrtechnikai küldetés sugárzás-edzett számítógépes chipeket használ. A „Rad-hard” chips sok szempontból eltér a hagyományos chipektől. Például extra tranzisztorokat tartalmaznak, amelyek több energiát igényelnek a be- és kikapcsoláshoz. A kozmikus sugarak nem válthatják ki őket olyan könnyen. A Rad-hard chipek továbbra is pontos számításokat végeznek, amikor a szokásos chipek „hibásan” fordulhatnak elő.
A NASA szinte kizárólag ezekre az extra tartós chipekre támaszkodik, hogy a számítógépek helyértékesek legyenek. De ezeknek az egyedi készítésű chipeknek van néhány hátránya: drágák, éhesek és lassúak - akár tízszer lassabbak, mint egy modern fogyasztói asztali számítógép ekvivalens CPU-ja.
Ha a NASA az embereket visszajuttatja a holdra és a Marsra - lásd az űrkutatási látomást -, a misszió tervezői szívesen adnának űrhajóiknak nagyobb számú lóerőt.
Ha több fedélzeti számítógépes teljesítményük lenne, az űrhajók megtakaríthatnák az egyik legszűkebb erőforrást: a sávszélességet. Az adatok visszajuttatása a Földre rendelkezésre álló sávszélesség gyakran szűk keresztmetszet, az átviteli sebesség még lassabb, mint a régi telefonos modemeknél. Ha az űrhajó érzékelői által összegyűjtött nyers adatok gyűrűit „be lehet préselni” a fedélzeten, a tudósok visszaadhatják az eredményeket, amelyek sokkal kevesebb sávszélességet igényelnének.
A hold vagy a Mars felszínén a felfedezők gyors számítógépekkel elemezhetik adataikat közvetlenül az összegyűjtés után, gyorsan azonosíthatják a nagy tudományos érdeklődésre számot tartó területeket, és talán további adatokat gyűjthetnek, mielőtt egy pillanatnyi lehetőség átmenne. A Rovers számára a modern processzorok extra intelligenciája is előnyös lenne.
Ugyanazon olcsó, erőteljes Pentium és PowerPC chipek használata, amelyeket a fogyasztói PC-kben találnak, óriási segítséget nyújtana, de ehhez meg kell oldani a sugárzás okozta hibák problémáját.
Itt érkezik a NASA Környezetbarát Adaptív Számítástechnika (EAFTC) elnevezésű projektje. A projekten dolgozó kutatók kísérletezik a fogyasztói CPU-k űrhajózási missziókban való felhasználásának módjaival. Különösen érdekli őket az „egyetlen esemény felbomlása”. A leggyakoribb csillogások, amelyeket a sugárzás egy részecskékké történő hordozódása okoz.
Raphael Néhány, a JPL csapattagja kifejti: „A gyorsabb, fogyasztói CPU-k használatának egyik módja az űrben az, hogy egyszerűen háromszor annyi CPU van, amire szüksége van: A három CPU ugyanazt a számítást hajtja végre, és az eredményről szavazik. Ha az egyik CPU sugárzás okozta hibát okoz, akkor a másik kettő továbbra is egyetért azzal, hogy megnyeri a szavazást és a helyes eredményt adja. ”
Ez működik, de gyakran túlzott mértékű, pazarolja az értékes villamos energiát és számolja az energiát a nem kritikus számítások hármas ellenőrzéséhez.
„Ennek okosabb és hatékonyabb végrehajtása érdekében olyan szoftvert fejlesztünk ki, amely mérlegeli a számítás fontosságát” - folytatja Some. „Ha ez nagyon fontos, például a navigáció, akkor mind a három processzornak szavaznia kell. Ha ez kevésbé fontos, mint például egy kőzet kémiai összetételének mérése, akkor csak egy vagy két CPU-t lehet bevonni. "
Ez csak egy a tucat hibajavító technika közül, amelyeket az EAFTC egyetlen csomagba gyűjt. Az eredmény sokkal jobb hatékonyság: Az EAFTC szoftver nélkül a fogyasztói CPU-k alapú számítógépnek 100-200% -os redundanciára van szüksége a sugárzás okozta hibák elleni védelemhez. (A 100% -os redundancia 2 CPU-t jelent; 200%: 3 CPU-t.) Az EAFTC-vel csak 15-20% -os redundanciára van szükség az azonos szintű védelemhez. Az összes megtakarított CPU-idő helyette hatékonyan felhasználható.
„Az EAFTC nem fogja kicserélni a kemény CPU-kat” - figyelmeztet néhány. "Egyes feladatok, például az életmentés, annyira fontosak, hogy mindig sugárzás-keményített forgácsot akarunk futtatni." Idővel azonban az EAFTC algoritmusok felszámolhatják az adatfeldolgozási terhelést ezen chipek részeként, így a jövőbeni missziók számára lényegesen nagyobb számítógépes teljesítmény áll rendelkezésre.
Az EAFTC első tesztje a Space Technology 8 (ST-8) nevű műholdas fedélzetén lesz. A NASA új millenniumi programjának része, az ST-8 új, kísérleti űrtechnológiákat, például az EAFTC-t fog repülni és tesztelni, lehetővé téve ezek nagyobb bizalommal való használatát a jövőbeli missziókban.
A műhold, amelyet egy 2009-es indításra terveznek, megfékezi a Van Allen sugárzó hevedereket minden elliptikus pályája során, tesztelve az EAFTC-t ebben a nagy sugárzású környezetben, hasonlóan a mély űrhöz.
Ha minden jól megy, akkor a Naprendszeren keresztül szellőző űrszondák hamarosan pontosan ugyanazokat a chipeket használhatják, amelyeket az asztali számítógépen találtak - csak a hibák nélkül.
Eredeti forrás: NASA sajtóközlemény
