Computer EAFTC in un telaio di volo pronto per lo spazio. Credito d'immagine: NASA / Honeywell. clicca per ingrandire
Sfortunatamente, le radiazioni che pervadono lo spazio possono innescare tali problemi. Quando particelle ad alta velocità, come i raggi cosmici, entrano in collisione con i microscopici circuiti dei chip dei computer, possono causare errori. Se quegli errori fanno volare l'astronave nella direzione sbagliata o interrompono il sistema di supporto vitale, potrebbero essere cattive notizie.
Per garantire la sicurezza, la maggior parte delle missioni spaziali utilizza chip di computer con radiazioni. I chip “rad-hard” sono diversi dai chip ordinari in molti modi. Ad esempio, contengono transistor extra che richiedono più energia per accendersi e spegnersi. I raggi cosmici non possono attivarli così facilmente. I chip rad-hard continuano a fare calcoli accurati quando i chip ordinari potrebbero "glitch".
La NASA si affida quasi esclusivamente a questi chip extra-durevoli per rendere i computer degni di spazio. Ma questi chip personalizzati hanno alcuni aspetti negativi: sono costosi, affamati di energia e lenti - fino a 10 volte più lenti di una CPU equivalente in un moderno PC desktop di consumo.
Con la NASA che rimanda le persone sulla Luna e su Marte - vedi la Vision for Space Exploration - i pianificatori delle missioni adorerebbero dare ai loro veicoli spaziali più potenza di calcolo.
Avere più potenza di calcolo integrata aiuterebbe i veicoli spaziali a conservare una delle loro risorse più limitate: la larghezza di banda. La larghezza di banda disponibile per il trasferimento dei dati sulla Terra è spesso un collo di bottiglia, con velocità di trasmissione ancora più lente rispetto ai vecchi modem dial-up. Se le risme di dati grezzi raccolti dai sensori del veicolo spaziale potessero essere "sgretolate" a bordo, gli scienziati potrebbero trasmettere solo i risultati, il che richiederebbe molta meno larghezza di banda.
Sulla superficie della luna o di Marte, gli esploratori potrebbero utilizzare computer veloci per analizzare i propri dati subito dopo averli raccolti, identificando rapidamente le aree di elevato interesse scientifico e forse raccogliendo più dati prima che passi un'opportunità fugace. Anche i rover trarrebbero beneficio dall'intelligenza aggiuntiva delle moderne CPU.
L'uso degli stessi chip Pentium e PowerPC economici e potenti presenti nei PC consumer sarebbe di grande aiuto, ma per fare ciò, il problema degli errori indotti dalle radiazioni deve essere risolto.
È qui che entra in gioco un progetto della NASA chiamato Environmentally Adaptive Fault-Tolerant Computing (EAFTC). I ricercatori che lavorano al progetto stanno sperimentando modi per utilizzare le CPU dei consumatori nelle missioni spaziali. Sono particolarmente interessati ai "sconvolgimenti a singolo evento", il tipo più comune di glitch causati da singole particelle di radiazioni che si trasformano in chip.
Il membro del team Raphael Alcuni di JPL spiegano: “Un modo per utilizzare più velocemente le CPU di consumo nello spazio è semplicemente avere tre volte il numero di CPU di cui hai bisogno: le tre CPU eseguono lo stesso calcolo e votano il risultato. Se una delle CPU commette un errore indotto dalle radiazioni, le altre due saranno comunque d'accordo, vincendo così il voto e dando il risultato corretto. "
Funziona, ma spesso è eccessivo, sprecando preziosa elettricità e potenza di calcolo per controllare tre volte i calcoli che non sono critici.
"Per farlo in modo più intelligente ed efficiente, stiamo sviluppando software che pesa l'importanza di un calcolo", continua Some. "Se è molto importante, come la navigazione, tutte e tre le CPU devono votare. Se è meno importante, come misurare la composizione chimica di una roccia, potrebbero essere coinvolte solo una o due CPU ".
Questa è solo una delle dozzine di tecniche di correzione degli errori che EAFTC riunisce in un unico pacchetto. Il risultato è un'efficienza molto migliore: senza il software EAFTC, un computer basato su CPU consumer necessita di ridondanza del 100-200% per proteggere dagli errori causati dalle radiazioni. (Ridondanza del 100% significa 2 CPU; 200% significa 3 CPU.) Con EAFTC, è necessario solo il 15-20% di ridondanza per lo stesso grado di protezione. Tutto questo tempo CPU risparmiato può essere utilizzato in modo produttivo invece.
"EAFTC non sostituirà le CPU rad-hard", ammonisce alcuni. "Alcuni compiti, come il supporto vitale, sono così importanti che vorremmo sempre farli funzionare con chip induriti dalle radiazioni." Ma, a tempo debito, gli algoritmi EAFTC potrebbero togliere parte del carico di elaborazione dei dati da quei chip, rendendo la potenza del computer notevolmente maggiore disponibile per le missioni future.
Il primo test di EAFTC sarà a bordo di un satellite chiamato Space Technology 8 (ST-8). Parte del New Millennium Programme della NASA, ST-8 testerà in volo nuove tecnologie spaziali sperimentali come EAFTC, rendendo possibile utilizzarle in future missioni con maggiore sicurezza.
Il satellite, previsto per il lancio nel 2009, sfiorerà le fasce di radiazione di Van Allen durante ciascuna delle sue orbite ellittiche, testando EAFTC in questo ambiente ad alta radiazione simile allo spazio profondo.
Se tutto va bene, le sonde spaziali che si avventurano nel sistema solare potrebbero presto utilizzare gli stessi chip identici trovati nel tuo PC desktop - senza i difetti.
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
