EAFTC-datorer i ett rymdklart flygchassi. Bildkredit: NASA / Honeywell. Klicka för att förstora
Tyvärr kan strålningen som genomsyrar rymden utlösa sådana fel. När partiklar med hög hastighet, som kosmiska strålar, kolliderar med datorns mikroskopiska kretsar, kan de få fel att göra fel. Om dessa fel skickar rymdskeppet i fel riktning eller stör livräddningssystemet kan det vara dåliga nyheter.
För att säkerställa säkerheten använder de flesta rymduppdrag strålningshärdade datorchips. ”Radhårda” chips är till skillnad från vanliga chips på många sätt. Till exempel innehåller de extra transistorer som tar mer energi för att slå på och stänga av. Kosmiska strålar kan inte utlösa dem så lätt. Rad-hårda chips fortsätter att göra exakta beräkningar när vanliga chips kan "glitch."
NASA förlitar sig nästan uteslutande på dessa extra hållbara chips för att göra datorer rymdvärda. Men dessa skräddarsydda chips har vissa nackdelar: De är dyra, strömhungande och långsamma - så mycket som 10 gånger långsammare än en motsvarande CPU på en modern konsumentdator.
När NASA skickade människor tillbaka till månen och vidare till Mars - se Vision for Space Exploration - skulle uppdragsplanerare gärna ge sina rymdskepp mer datorekraft.
Att ha mer datorkraft ombord skulle hjälpa rymdskepp att spara en av deras mest begränsade resurser: bandbredd. Den bandbredd som finns tillgänglig för att stråla data tillbaka till jorden är ofta en flaskhals, med överföringshastigheter som är ännu långsammare än gamla uppringda modem. Om rymden av rå data som samlats in av rymdskeppets sensorer skulle kunna "knasas" ombord, kan forskare stråla tillbaka bara resultaten, vilket skulle ta mycket mindre bandbredd.
På månens eller Mars ytan kunde utforskare använda snabba datorer för att analysera sina data direkt efter att ha samlat in dem, snabbt identifierat områden med högt vetenskapligt intresse och kanske samlat in mer data innan en flyktig möjlighet går. Rovers skulle också dra nytta av den moderna CPU: s extra intelligens.
Att använda samma billiga, kraftfulla Pentium- och PowerPC-chips som finns på konsumentdatorer skulle hjälpa enormt, men för att göra det måste problemet med strålningsinducerade fel lösas.
Det är här som ett NASA-projekt som heter Miljöanpassningsfelstolerant beräkning (EAFTC) kommer in. Forskare som arbetar med projektet experimenterar med sätt att använda konsument-CPU: er i rymduppdrag. De är särskilt intresserade av "enstaka händelseuppror", den vanligaste typen av fel som orsakas av enskilda partiklar av strålning som spärrar till chips.
Teammedlem Raphael Några av JPL förklarar: ”Ett sätt att använda snabbare, konsument-CPU: er i rymden är helt enkelt att ha tre gånger så många CPU: er som ni behöver: De tre CPU: erna gör samma beräkning och röstar på resultatet. Om en av CPU: erna gör ett strålningsinducerat fel, kommer de andra två fortfarande att komma överens, och därmed vinna rösten och ge rätt resultat. ”
Det här fungerar, men ofta är det överdrivet, och slösar bort värdefull elektricitet och datorkraft för att tredubbla kontroller som inte är kritiska.
"För att göra detta smartare och mer effektivt utvecklar vi programvara som väger vikten av en beräkning", fortsätter vissa. "Om det är mycket viktigt, som navigering, måste alla tre CPU: ar rösta. Om det är mindre viktigt, som att mäta den kemiska sammansättningen av en sten, kan bara en eller två processorer vara inblandade. "
Detta är bara en av dussintals tekniker för felkorrigering som EAFTC drar ihop till ett enda paket. Resultatet är mycket bättre effektivitet: Utan EAFTC-programvaran behöver en dator baserad på konsument-CPU: er 100-200% redundans för att skydda mot strålnings orsakade fel. (100% redundans betyder 2 CPU: er; 200% betyder 3 CPU). Med EAFTC behövs endast 15-20% redundans för samma grad av skydd. All den sparade CPU-tiden kan användas produktivt istället.
"EAFTC kommer inte att ersätta rad-hårda processorer," varnar vissa. "Vissa uppgifter, som livsstöd, är så viktiga att vi alltid vill ha strålningshärdade marker för att köra dem." Men med tiden kan EAFTC-algoritmer ta bort en del av databehandlingsbelastningen från dessa chips, vilket gör mycket större datorkraft tillgänglig för framtida uppdrag.
EAFTC: s första test kommer att vara ombord på en satellit som heter Space Technology 8 (ST-8). En del av NASA: s nya millennieprogram, ST-8 kommer att testa nya, experimentella rymdtekniker som EAFTC, vilket gör det möjligt att använda dem i framtida uppdrag med större förtroende.
Satelliten, planerad till lanseringen 2009, kommer att skumma Van Allen-strålningsbälten under vart och ett av dess elliptiska banor och testar EAFTC i denna högstrålningsmiljö som liknar djupa rymden.
Om allt går bra kan rymdprober som går över solsystemet snart använda exakt samma chips som du hittar på din stationära PC - bara utan problem.
Originalkälla: NASA News Release
