Компютри EAFTC в шаси за полет. Кредит за изображение: НАСА / Honeywell. Щракнете за уголемяване
За съжаление, радиацията, която прониква в пространството, може да предизвика такива пропуски. Когато високоскоростни частици, като космически лъчи, се сблъскат с микроскопичната схема на компютърните чипове, те могат да причинят чипове да правят грешки. Ако тези грешки изпратят космическия кораб да лети в грешна посока или нарушат системата за поддържане на живота, това може да е лоша новина.
За да осигурят безопасност, повечето космически мисии използват компютърно чипове, облъчени с радиация. „Rad-hard“ чиповете са за разлика от обикновените чипове в много отношения. Например, те съдържат допълнителни транзистори, които отнемат повече енергия за включване и изключване. Космическите лъчи не могат да ги задействат толкова лесно. Rad-hard чиповете продължават да правят точни изчисления, когато обикновените чипове могат да „пропаднат“.
НАСА разчита почти изключително на тези изключително издръжливи чипове, за да направи компютрите достойни за пространството. Но тези чипове, направени по поръчка, имат някои недостатъци: Те са скъпи, гладни и бавни - 10 пъти по-бавни от еквивалентен процесор в модерен настолен компютър за потребители.
След като НАСА изпраща хора обратно на Луната и на Марс - вижте Vision for Space Exploration - планиращите мисии ще се радват да дадат на своите космически кораби повече изчислителни конски сили.
Наличието на повече компютърна мощност на борда би помогнало на космическите кораби да запазят един от най-ограничените си ресурси: честотната лента. Широчината на честотната лента за предаване на данни обратно към Земята често е тясно място, като скоростите на предаване са дори по-бавни от старите модеми за набиране. Ако поредиците от сурови данни, събрани от сензорите на космическия кораб, могат да бъдат „смазани“ на борда, учените могат да върнат обратно само резултатите, което ще отнеме много по-малка честотна лента.
На повърхността на Луната или Марс изследователите биха могли да използват бързи компютри, за да анализират своите данни веднага след събирането им, бързо да идентифицират области с голям научен интерес и може би да съберат повече данни, преди да мине мимолетна възможност. Rovers също би се възползвал от допълнителната интелигентност на съвременните процесори.
Използването на същите евтини, мощни Pentium и PowerPC чипове, намерени в потребителските персонални компютри, би помогнало изключително много, но за да се направи това, проблемът с грешки, причинени от радиация, трябва да бъде решен.
Оттук идва проектът на НАСА, наречен Environmental-Adaptive Fault-Tolerant Computing (EAFTC). Изследователите, работещи по проекта, експериментират с начини за използване на потребителски процесори в космически мисии. Те са особено заинтересовани от „единични разстройства на събитията“, най-често срещания вид бъгове, причинени от единични частици от радиационно оформяне в чипове.
Член на екипа Рафаел Някои от JPL обяснява: „Един начин да използвате по-бързи потребителски процесори в пространството е просто да имате три пъти повече процесори, колкото са ви необходими: Трите процесора извършват едно и също изчисление и гласуват за резултата. Ако един от процесорите направи грешка, предизвикана от радиация, останалите двама все пак ще се съгласят, като по този начин спечелят гласа и ще дадат правилния резултат. "
Това работи, но често е излишно, губете ценна електроенергия и изчислителна мощност, за да проверите изчисленията с тройни проверки, които не са критични.
„За да направим това по-интелигентно и по-ефективно, ние разработваме софтуер, който претегля важността на изчислението“, продължава Някои. „Ако е много важно, като навигацията, и трите процесора трябва да гласуват. Ако е по-малко важно, като измерване на химическия състав на скалата, може да се включат само един или два процесора. "
Това е само една от десетките техники за коригиране на грешки, които EAFTC събира в един пакет. Резултатът е много по-добра ефективност: Без софтуера EAFTC, компютър, базиран на потребителски процесори, се нуждае от 100-200% съкращения, за да се предпази от грешки, причинени от радиация. (100% съкращаване означава 2 процесора; 200% означава 3 процесора.) При EAFTC са необходими само 15-20% съкращения за същата степен на защита. Всичко това спестено време на процесора може да се използва продуктивно вместо това.
„EAFTC няма да замени rad-hard CPU“, предупреждават някои. „Някои задачи, като поддръжката на живота са толкова важни, че винаги ще искаме чипове с радиация, за да ги изпълним.“ Но, след време, алгоритмите на EAFTC може да отнемат част от натоварването на обработката на данни от тези чипове, осигурявайки значително по-голяма компютърна мощност за бъдещи мисии.
Първият тест на EAFTC ще бъде на борда на спътник, наречен Space Technology 8 (ST-8). Част от новата хилядолетна програма на НАСА, ST-8 ще изпробва полетни нови експериментални космически технологии като EAFTC, като ще позволи използването им в бъдещи мисии с по-голяма увереност.
Сателитът, планиран за изстрелване през 2009 г., ще прескочи радиационните пояси на Van Allen по време на всяка от елиптичните си орбити, изпитвайки EAFTC в тази среда с висока радиация, подобна на дълбокото пространство.
Ако всичко върви добре, космическите сонди, които тръгват през Слънчевата система, скоро могат да използват същите същите чипове, намерени във вашия настолен компютър - само без проблеми.
Оригинален източник: NASA News Release
