EAFTC-computere i et pladsklart flychassis. Billedkredit: NASA / Honeywell. Klik for at forstørre
Desværre kan den stråling, der gennemsyrer rummet, udløse sådanne fejl. Når højhastighedspartikler, såsom kosmiske stråler, kolliderer med det mikroskopiske kredsløb af computerchips, kan de få chips til at lave fejl. Hvis disse fejl sender rumfartøjet til at flyve i den forkerte retning eller forstyrre livssupportsystemet, kan det være dårlige nyheder.
For at sikre sikkerhed bruger de fleste rumopgaver strålingshærdede computerchips. "Rad-hard" -chips er i modsætning til almindelige chips på mange måder. For eksempel indeholder de ekstra transistorer, der tager mere energi til at tænde og slukke. Kosmiske stråler kan ikke udløse dem så let. Rad-hard chips fortsætter med at foretage nøjagtige beregninger, når almindelige chips muligvis "glider."
NASA er næsten udelukkende afhængig af disse ekstra holdbare chips for at gøre computere pladsværdige. Men disse skræddersyede chips har nogle ulemper: De er dyre, strømstyrke og langsomme - så meget som 10 gange langsommere end en ækvivalent CPU i en moderne forbruger-desktop-pc.
Når NASA sender folk tilbage til månen og videre til Mars - se Vision for Space Exploration - ville missionplanlæggere elske at give deres rumfartøj mere computerkraft.
At have mere computerkraft ombord ville hjælpe rumfartøjer med at bevare en af deres mest begrænsede ressourcer: båndbredde. Den tilgængelige båndbredde til stråling af data tilbage til Jorden er ofte en flaskehals, med transmissionshastigheder, der er endnu langsommere end gamle opkaldsmodemer. Hvis rækkerne af rå data indsamlet af rumfartøjets sensorer kunne "knuses" ombord, kunne forskere stråle kun resultaterne tilbage, hvilket ville kræve langt mindre båndbredde.
På overfladen af månen eller Mars kunne opdagelsesrejsende bruge hurtige computere til at analysere deres data lige efter indsamlingen, hurtigt identificere områder af høj videnskabelig interesse og måske indsamle flere data, før en flygtig mulighed går. Rovers ville også drage fordel af den ekstra intelligens fra moderne CPU'er.
Brug af de samme billige, kraftfulde Pentium- og PowerPC-chips, der findes på forbruger-pc'er, ville hjælpe enormt, men for at gøre det skal problemet med strålingsinducerede fejl løses.
Det er her et NASA-projekt kaldet Miljøtilpasningsfejltolerant computing (EAFTC) kommer ind. Forskere, der arbejder på projektet, eksperimenterer med måder at bruge forbruger-CPU'er i rummissioner. De er især interesseret i "forstyrrelser af en enkelt begivenhed", den mest almindelige form for fejl forårsaget af enkeltpartikler af stråling, der tåler ind i chips.
Teammedlem Raphael Nogle af JPL forklarer: ”En måde at bruge hurtigere forbruger-CPU'er i rummet er blot at have tre gange så mange CPU'er, som du har brug for: De tre CPU'er udfører den samme beregning og stemmer om resultatet. Hvis en af CPU'erne laver en strålingsinduceret fejl, vil de to andre stadig være enige, og dermed vinde afstemningen og give det rigtige resultat. ”
Dette fungerer, men ofte er det overdrevent, spilder dyrebar elektricitet og computerkraft til tredobbeltcheck-beregninger, der ikke er kritiske.
"For at gøre dette smartere og mere effektivt udvikler vi software, der vejer vigtigheden af en beregning," fortsætter nogle. ”Hvis det er meget vigtigt, ligesom navigation, skal alle tre CPU'er stemme. Hvis det er mindre vigtigt, som at måle den kemiske sammensætning af en sten, er det muligvis kun en eller to CPU'er, der er involveret. ”
Dette er kun en af snesevis af fejlkorrektionsteknikker, som EAFTC samler i en enkelt pakke. Resultatet er meget bedre effektivitet: Uden EAFTC-softwaren har en computer, der er baseret på forbruger-CPU'er, behov for 100-200% redundans for at beskytte mod stråling forårsagede fejl. (100% redundans betyder 2 CPU'er; 200% betyder 3 CPU'er.) Med EAFTC er kun 15-20% redundans nødvendig for den samme grad af beskyttelse. Al den sparede CPU-tid kan bruges produktivt i stedet.
"EAFTC vil ikke erstatte rad-hard CPU'er," advarer nogle. "Nogle opgaver, såsom livsstøtte, er så vigtige, at vi altid vil have strålingshærdede chips til at køre dem." Men med tiden kan EAFTC-algoritmer muligvis fjerne noget af databehandlingsbelastningen fra disse chips, hvilket gør langt større computerkraft tilgængelig for fremtidige missioner.
EAFTCs første test vil være ombord på en satellit kaldet Space Technology 8 (ST-8). En del af NASAs nye årtusindprogram, ST-8, vil flyvetest nye, eksperimentelle rumteknologier som EAFTC, hvilket gør det muligt at bruge dem i fremtidige missioner med større tillid.
Satellitten, der er planlagt til lancering i 2009, vil skumme Van Allen-strålingsbælterne under hver af sine elliptiske baner og teste EAFTC i dette miljø med høj stråling, der ligner dybe rum.
Hvis alt går godt, kan rumføler, der vender sig hen over solsystemet, snart bruge nøjagtigt de samme chips, der findes på din stationære pc - bare uden fejl.
Original kilde: NASA News Release
