معالج الفضاء فائق القوة التابع لناسا يجتاز اختبار الفضاء السحيق

وفق ناسا، يقوم مختبر الدفع النفاث (JPL) في كاليفورنيا باختبار جيل جديد من المعالجات الفضائية التي تم تطويرها بالاشتراك مع تكنولوجيا الرقائق الدقيقة. يتم إنشاء الشريحة كجزء من برنامج HPSC للحوسبة الفضائية عالية الأداء وهي مصممة للعمل على المركبات المدارية وبين الكواكب في المستقبل.

الانتقال إلى الحوسبة المستقلة في الفضاء

الفكرة الرئيسية للمشروع هي نقل جزء من معالجة البيانات مباشرة على متن المركبة الفضائية. حاليًا، يتم إرسال الكثير من المعلومات إلى الأرض بسبب القيود المفروضة على المعالجات القديمة المقاومة للإشعاع. يجب أن تغير الشريحة الجديدة هذا النمط وتسمح للأنظمة بالعمل بشكل أسرع وأكثر استقلالية.

ووفقاً لبيانات الاختبار الأولية، يُظهر المعالج أداءً قد يكون أعلى بنحو 500 مرة من أداء أنظمة الحوسبة الفضائية المستخدمة اليوم. تشير هذه الأرقام إلى ظروف الاختبار وتتطلب مزيدًا من التحقق في المهام الحقيقية.

مما يتكون المعالج وكيف يعمل في الفضاء؟

يتم التطوير بتنسيق نظام على شريحة (SoC). تجمع شريحة واحدة بين مراكز الحوسبة والذاكرة وواجهات الإدخال/الإخراج وعناصر معالجة بيانات الشبكة. إنها في الأساس وحدة حوسبة مدمجة، تذكرنا بهندسة الهواتف الذكية، ولكنها معززة للظروف القاسية.

المتطلبات الرئيسية للنظام هي مقاومة الإشعاع وتغيرات درجات الحرارة والاهتزازات أثناء بدء التشغيل. إن التأثير الإشعاعي هو الذي يظل أحد المشاكل الرئيسية للإلكترونيات الفضائية: يمكن أن تتسبب الجزيئات عالية الطاقة في حدوث أعطال وتضع الأجهزة في أوضاع الطوارئ.

الاختبارات في مختبر الدفع النفاث (JPL).

المهندسين مختبر ناسا للدفع النفاث اختبار الشريحة في ظروف تحاكي الفضاء السحيق. ويتضمن البرنامج اختبارات الإشعاع والتدوير الحراري وإجهاد الاهتزاز واختبار التداخل الكهرومغناطيسي.

وفقًا لجيم بتلر، مدير مشروع HPSC في مختبر الدفع النفاث:

“لقد قمنا بإخضاع هذه الرقائق الجديدة لاختبارات صارمة، وإجراء اختبارات الإشعاع والحرارة والصدمات، بالإضافة إلى تقييم أدائها من خلال حملة اختبار وظيفية صارمة.”

يتم إيلاء اهتمام خاص لسيناريوهات الهبوط على الكواكب. في مثل هذه الحالات، يجب على الجهاز معالجة بيانات المستشعر في الوقت الفعلي تقريبًا، دون أي تأخير مرتبط بالإرسال إلى الأرض.

لماذا تحتاج إلى معالج جديد؟

غالبًا ما تستخدم المركبات الفضائية الحديثة شرائح قديمة لأن المعالجات التجارية لا تتحمل الإشعاع جيدًا. وهذا يحد من تطوير الأنظمة الموجودة على متن الطائرة ويجعل المهام تعتمد على مراكز التحكم الأرضية.

يجب على HPSC الجديد إزالة بعض هذه القيود والسماح بتشغيل خوارزميات أكثر تعقيدًا مباشرة على متن الطائرة – بما في ذلك معالجة بيانات الاستشعار وعناصر التنقل المستقلة.

التطبيقات المحتملة

إذا حصلت التكنولوجيا على الشهادة، فمن المخطط استخدامها في المركبات المدارية، والمركبات الكوكبية الجوالة، والوحدات المأهولة، ومسبارات الفضاء السحيق. وتشير وكالة ناسا أيضًا إلى أن منصات الحوسبة هذه يمكنها تسريع تطوير الأنظمة المستقلة على الأرض، في مجالات الطيران والنقل والصناعة.

وكما أشار يوجين شوانبيك من شركة Game Changing Development:

“استنادًا إلى تراث معالجات الفضاء السابقة، يتميز هذا النظام الجديد متعدد النواة بأنه متسامح مع الأخطاء ومرن وعالي الأداء للغاية.”