«Hello Universe»: космическая SoC нового поколения от НАСА начала проходить испытания

Инициатива НАСА «Высокопроизводительные вычисления для космических полётов» [High Performance Spaceflight Computing] направлен на радикальное повышение вычислительной мощности космических аппаратов. Для миссий требуются процессоры, способные выдерживать суровые условия космической среды, поэтому в них до сих пор используются чипы, разработанные много лет назад и отличающиеся прочностью и надёжностью. Тем не менее для создания автономных космических аппаратов, ускорения научных открытий за счёт более быстрого анализа данных и поддержки космонавтов в миссиях на Луну и Марс необходимы более совершенные чипы.

Центральный элемент проекта — это свежий радиационно-стойкий высокопроизводительный чип, который должен обеспечить вычислительную мощность, в 100 раз превышающую мощность современных космических компьютеров, и выдержать суровые испытания, которым его подвергает космос. Лаборатория реактивного движения (JPL) НАСА в Южной Калифорнии проводит разнообразные тесты, имитирующие эти воздействия.

Чип должен пройти множество испытаний, чтобы доказать, что он способен выдержать суровые условия космического полёта, включая электромагнитное излучение и резкие перепады температуры, которые могут привести к выходу электроники из строя. Высокоэнергетические частицы, исходящие от Солнца и из межзвёздного пространства, могут вызывать ошибки, в результате которых космический аппарат переходит в «безопасный режим» — при этом все несущественные операции отключаются до тех пор, пока операторы миссии не устранят проблему.

Испытания в JPL, начавшиеся в феврале, продлятся некоторое количество месяцев. Результаты обнадёживают: чип работает в соответствии с проектом, и данные показывают, что его производительность в 500 раз превышает производительность используемых сегодня радиационно-стойких микросхем. В качестве символической вехи в начале испытаний команда отправила электронное письмо с темой «Hello Universe» — это отсылка к тестовому сообщению «Hello world», популярному на ранних этапах развития компьютеров.

Это, строго говоря, не просто чип, а целая «система на кристалле» (SoC). Она помещается на ладони и включает в себя все ключевые компоненты компьютера, такие как центральный процессор (или некоторое количество ядер), усовершенствованные сетевые модули, хранилище и интерфейсы ввода-вывода. Компактные и энергоэффективные SoC широко используются в смартфонах и планшетах. Однако только те SoC, которые тестирует JPL, рассчитаны на многолетнюю работу в условиях, когда ближайший специалист по ремонту находится за миллионы километров, и должны выдерживать условия, невиданные на Земле.

После прохождения сертификации для использования в космических полётах НАСА внедрит этот процессор в вычислительное оборудование многих своих спутников на приблизительноземной орбите, марсоходов, исследующих поверхности планет, пилотируемых модулей и аппаратов для миссий в дальний космос.