Computadoras EAFTC en un chasis de vuelo listo para el espacio. Crédito de la imagen: NASA / Honeywell. Click para agrandar
Desafortunadamente, la radiación que impregna el espacio puede desencadenar tales fallas. Cuando las partículas de alta velocidad, como los rayos cósmicos, chocan con los circuitos microscópicos de los chips de la computadora, pueden hacer que los chips cometan errores. Si esos errores envían a la nave espacial a volar en la dirección equivocada o interrumpen el sistema de soporte vital, podrían ser malas noticias.
Para garantizar la seguridad, la mayoría de las misiones espaciales usan chips de computadora endurecidos por radiación. Los chips "Rad-hard" son diferentes a los chips comunes en muchos aspectos. Por ejemplo, contienen transistores adicionales que requieren más energía para encenderse y apagarse. Los rayos cósmicos no pueden desencadenarlos tan fácilmente. Los chips rad-hard continúan haciendo cálculos precisos cuando los chips comunes pueden "fallar".
La NASA se basa casi exclusivamente en estos chips extra duraderos para hacer que las computadoras sean dignas de espacio. Pero estos chips personalizados tienen algunas desventajas: son caros, requieren mucha energía y son lentos, hasta 10 veces más lentos que una CPU equivalente en una PC de escritorio moderna.
Con la NASA enviando a la gente de regreso a la luna y a Marte, vea la Visión para la Exploración Espacial, a los planificadores de misiones les encantaría dar a su nave espacial más potencia de computación.
Tener más potencia informática a bordo ayudaría a las naves espaciales a conservar uno de sus recursos más limitados: el ancho de banda. El ancho de banda disponible para transmitir datos a la Tierra es a menudo un cuello de botella, con velocidades de transmisión aún más lentas que los viejos módems de acceso telefónico. Si las resmas de datos sin procesar recopilados por los sensores de la nave espacial pudieran "crujirse" a bordo, los científicos podrían transmitir solo los resultados, lo que requeriría mucho menos ancho de banda.
En la superficie de la luna o Marte, los exploradores podrían usar computadoras rápidas para analizar sus datos justo después de recopilarlos, identificar rápidamente áreas de alto interés científico y tal vez recopilar más datos antes de que pase una oportunidad fugaz. Los rovers también se beneficiarían de la inteligencia adicional de las CPU modernas.
El uso de los mismos chips Pentium y PowerPC económicos y potentes que se encuentran en las PC de consumo ayudaría enormemente, pero para hacerlo, debe resolverse el problema de los errores inducidos por la radiación.
Aquí es donde entra en juego un proyecto de la NASA llamado Computación ambientalmente adaptativa tolerante a fallas (EAFTC). Los investigadores que trabajan en el proyecto están experimentando formas de usar CPU de consumo en misiones espaciales. Están particularmente interesados en "perturbaciones de eventos únicos", el tipo más común de fallas causadas por partículas individuales de radiación que se acumulan en chips.
Raphael, miembro del equipo. Algunos de JPL explican: “Una forma de usar CPU de consumo más rápidas en el espacio es simplemente tener tres veces la cantidad de CPU que necesita: las tres CPU realizan el mismo cálculo y votan por el resultado. Si una de las CPU comete un error inducido por la radiación, las otras dos seguirán de acuerdo, ganando así el voto y dando el resultado correcto ".
Esto funciona, pero a menudo es excesivo, desperdiciando una valiosa electricidad y poder de cómputo para verificar los cálculos que no son críticos.
"Para hacer esto de manera más inteligente y eficiente, estamos desarrollando un software que evalúa la importancia de un cálculo", continúa Some. "Si es muy importante, como la navegación, las tres CPU deben votar. Si es menos importante, como medir la composición química de una roca, solo una o dos CPU podrían estar involucradas ".
Esta es solo una de las docenas de técnicas de corrección de errores que EAFTC reúne en un solo paquete. El resultado es una eficiencia mucho mejor: sin el software EAFTC, una computadora basada en CPU de consumo necesita una redundancia de 100-200% para protegerse contra los errores causados por la radiación. (100% de redundancia significa 2 CPU; 200% significa 3 CPU.) Con EAFTC, solo se necesita 15-20% de redundancia para el mismo grado de protección. Todo ese tiempo de CPU ahorrado puede usarse productivamente en su lugar.
"EAFTC no va a reemplazar CPUs rad-hard", advierte Some. "Algunas tareas, como el soporte vital, son tan importantes que siempre queremos que los chips endurecidos por radiación las ejecuten". Pero, a su debido tiempo, los algoritmos EAFTC podrían quitar parte de la carga de procesamiento de datos de esos chips, haciendo que la potencia de la computadora sea mucho mayor disponible para futuras misiones.
La primera prueba de EAFTC será a bordo de un satélite llamado Space Technology 8 (ST-8). Parte del Programa del Nuevo Milenio de la NASA, el ST-8 probará en vuelo nuevas tecnologías espaciales experimentales como EAFTC, lo que permitirá utilizarlas en futuras misiones con mayor confianza.
El satélite, programado para su lanzamiento en 2009, rozará los cinturones de radiación de Van Allen durante cada una de sus órbitas elípticas, probando EAFTC en este entorno de alta radiación similar al espacio profundo.
Si todo va bien, las sondas espaciales que se aventuran a través del sistema solar pronto estarán usando exactamente los mismos chips que se encuentran en su PC de escritorio, solo que sin fallas.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
