Resolver problemas de radiación fue un "punto de inflexión en la historia de la electrónica espacial"
Phobos-Grunt , uno de los proyectos espaciales más ambiciosos de la Rusia moderna, cayó al océano a principios de 2012. Se suponía que esta nave espacial aterrizaría en la superficie de la lamentable luna marciana Fobos, recolectaría muestras de suelo y las devolvería a la Tierra. Pero en cambio, se desvió indefenso durante varias semanas en
órbita terrestre baja (DOE) debido a la falla de la computadora a bordo antes de encender los motores, que se suponía que enviarían la nave hacia Marte.
En un
informe posterior
, las autoridades rusas culparon a las partículas cargadas pesadas en los rayos cósmicos galácticos que colisionaron con los chips SRAM y causaron que el chip fallara debido al exceso de corriente que lo atraviesa. Para hacer frente a este problema, los dos procesadores que se ejecutan en la computadora, la computadora, iniciaron un reinicio. Después de eso, la sonda entró en modo de espera segura para recibir comandos de la Tierra. Lamentablemente, no se recibieron instrucciones.
Se suponía que las antenas de comunicación alcanzarían el modo de operación de diseño después de que la nave hubiera abandonado el DOE. Sin embargo, nadie previó la negativa, por lo que la sonda no habría llegado a esta etapa. Después de una colisión con partículas, Phobos-Grunt estaba en un extraño punto muerto. Se suponía que arrancar motores a bordo desencadenaría el despliegue de antenas. Los motores solo podían arrancarse con un comando desde la Tierra. Y este comando no pudo llegar, porque las antenas no estaban desplegadas. El error de la computadora llevó al colapso de la misión, que se estaba preparando durante varias décadas. En particular, los miembros del equipo de ONG ONG tienen la culpa de la supervisión. Lavochkin, el fabricante del dispositivo. Durante el desarrollo, fue más fácil enumerar lo que funcionaba en su computadora que lo que no funcionaba. Sin embargo, cada pequeño error que cometieron se convirtió en un brutal recordatorio de que desarrollar computadoras de clase espacial es terriblemente complicado. Una vez que tropiezas y se queman miles de millones de dólares.
Los desarrolladores simplemente subestimaron las dificultades de las computadoras en el espacio.
¿Qué es tan lento?
Curiosity, el querido vehículo todoterreno marciano, funciona con dos procesadores BAE RAD750 con una frecuencia de reloj de hasta 200 MHz. Tiene 256 Mb de RAM y un SSD de 2 Gb. En la víspera de 2020, el RAD750 es el procesador de clase espacial de núcleo único más avanzado. Hoy es lo mejor que podemos enviar al espacio profundo.
Pero, desafortunadamente, en comparación con el teléfono inteligente en nuestro bolsillo, el rendimiento del RAD750 solo puede causar lástima. Sus circuitos se basan en el PowerPC 750, un procesador que IBM y Motorola introdujeron en 1997 como rival del Intel Pentium II. Esto significa que el equipo espacial más avanzado tecnológicamente disponible en el espacio hoy en día puede lanzar el primer Starcraft (1998) sin problemas, sin embargo, se encontrará con problemas frente a algo más exigente en potencia informática. Olvídate de jugar a Marte en Crysis.
Al mismo tiempo, el RAD750 cuesta alrededor de $ 200,000. ¿Pero no puede simplemente tirar su iPhone y terminar con él? En términos de velocidad, los iPhones de varias generaciones dejaron el RAD750 y costaron solo $ 1,000 cada uno, que es mucho menos de $ 200,000. El equipo de Phobos-Grunt intentó hacer algo similar. Intentaron aumentar la velocidad y ahorrar, pero al final fueron demasiado lejos.
El chip de memoria Phobos Grunt SRAM, dañado por partículas muy cargadas, fue etiquetado como WS512K32V20G24M. Era bien conocido en la industria espacial porque en 2005 estos chips fueron
probados en el acelerador de partículas en el Laboratorio Nacional Brookhaven por T. Page y J. Benedetto para probar cómo se comportan cuando se exponen a la radiación. Los investigadores describieron estos chips como "extremadamente vulnerables", y sus fallas ocurrieron incluso bajo la exposición mínima de energía disponible en Brookhaven. El resultado no fue sorprendente, ya que el WS512K32V20G24M no fue diseñado para el espacio. Fueron desarrollados para la aviación militar. Sin embargo, eran más fáciles de encontrar y eran más baratos que los chips de memoria de clase espacial, por lo que los desarrolladores de Phobos-Grunt decidieron tomarlos.
"El descubrimiento de la presencia de varios tipos de radiación en el espacio se ha convertido en uno de los puntos de inflexión más importantes en la historia de la electrónica espacial, junto con la comprensión del efecto de esta radiación en la electrónica y el desarrollo de tecnologías de fortalecimiento de chips y reducción de daños", dijo Tyler Lovely, investigador del laboratorio de investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. Las principales fuentes de esta radiación son los rayos cósmicos, los procesos solares y los cinturones de protones y electrones ubicados en el límite del campo magnético de la Tierra, conocido como el
cinturón de radiación de Van Allen . De las partículas que chocan con la atmósfera de la Tierra, el 89% son protones, el 9% son partículas alfa, el 1% son núcleos más pesados, el 1% son electrones libres. Su energía puede alcanzar 10
19 eV. Usar chips que no son adecuados para el espacio en una sonda que tiene que viajar por el espacio durante varios años significa pedir problemas. El periódico Krasnaya Zvezda
escribió que el 62% de los chips utilizados en Phobos-Grunt no estaban destinados al uso en el espacio. El esquema de la sonda para el 62% consistió en el sentimiento "vamos a atornillar un iPhone allí".
La radiación se convierte en un problema.
Hoy en día, los rayos cósmicos son uno de los factores clave que se tienen en cuenta al crear computadoras de clase espacial. Pero ese no fue siempre el caso.
La primera computadora salió al espacio a bordo de uno de los vehículos Gemini en la década de 1960. Para obtener permiso para volar el auto, tuve que pasar por más de cien pruebas diferentes. Los ingenieros probaron cómo se comporta en respuesta a vibraciones, vacío, temperaturas extremas, etc. Ninguna de estas pruebas tuvo en cuenta los efectos de la radiación. Y, sin embargo, la computadora de a bordo "Gemini" funcionó muy bien, sin ningún problema. Eso es porque era demasiado grande para rechazarlo. Literalmente Hasta 19.5 KB de memoria estaban contenidos en una caja de
11 litros y un peso de 12 kg . Y toda la computadora pesaba 26 kg.
En la industria informática, el progreso del procesador ha sido reducir el tamaño de los componentes y aumentar la velocidad del reloj. Hicimos transistores cada vez más pequeños, pasando de 240 nm a 65 nm, luego a 14 nm, y ya a 7 nm, a los teléfonos inteligentes modernos. Cuanto más pequeño es el transistor, menor es el voltaje requerido para encenderlo y apagarlo. Por lo tanto, la radiación prácticamente no afectó a los viejos procesadores con componentes grandes, más precisamente, los llamados
disturbios solitarios El voltaje creado por la colisión con la partícula era demasiado pequeño para afectar el funcionamiento de una computadora lo suficientemente grande. Pero cuando las personas que aspiraban al espacio comenzaron a reducir el tamaño de los componentes para empujar más transistores por chip, las partículas creadas por el voltaje se volvieron suficientes para causar problemas.
Más comúnmente, los ingenieros para mejorar el rendimiento de los procesadores aumentan su velocidad de reloj. En Intel 386SX, bajo cuyo control funcionaba la automatización en la cabina de control del transbordador espacial, funcionaba a una frecuencia de 20 MHz. Los procesadores modernos en el pico pueden alcanzar hasta 5 GHz. La frecuencia del reloj determina el número de ciclos de procesamiento que el procesador es capaz de realizar por unidad de tiempo. El problema con la radiación es que una colisión con una partícula puede arruinar los datos en la memoria del procesador (caché L1 o L2) por un corto período de tiempo. Resulta que en cada segundo una partícula cargada tiene un número limitado de oportunidades para crear problemas. En procesadores con una velocidad de reloj pequeña, este número era bastante pequeño. Pero con un aumento en la frecuencia, el número de estos instantes de tiempo en un segundo aumentó, lo que hizo que los procesadores fueran más sensibles a la radiación. Por lo tanto, los procesadores con resistencia a la radiación mejorada son casi siempre más lentos que los equivalentes comerciales. La razón principal por la que los procesadores cósmicos funcionan tan lentamente es porque casi todos los métodos que pueden acelerarlos los hacen más vulnerables.
Afortunadamente, este problema puede ser evitado.
Nos ocupamos de la radiación.
"Anteriormente, la radiación se minimizaba mediante un proceso de semiconductores modificado", dice Roland Weigand, ingeniero de VISI / ASIC en la Agencia Espacial Europea. "Fue suficiente tomar el núcleo comercial del procesador y aplicarle un proceso que aumente la resistencia a la radiación". Esta tecnología de protección radiológica de fabricación utilizaba materiales como el zafiro o el arseniuro de galio, que no reaccionaban tanto a la radiación, a diferencia del silicio. Los procesadores fabricados de esta manera funcionaron bien en entornos con alta radiación, por ejemplo, en el espacio, pero para su producción fue necesario volver a equipar toda la fábrica.
“Para aumentar el rendimiento, tuve que usar procesadores cada vez más avanzados. Dado el costo de una fábrica moderna de semiconductores, los cambios especiales en el proceso de fabricación han dejado de ser prácticos para un nicho de mercado como el espacio ", dice Weigand. Como resultado, esto obligó a los ingenieros a utilizar procesadores comerciales que estaban sujetos a perturbaciones individuales. "Para reducir este efecto, tuvimos que cambiar a otras tecnologías para aumentar la resistencia a la radiación, lo que llamamos protección de radiación de diseño", agrega Weigand.
La protección de diseño permitió a los fabricantes utilizar el proceso de fabricación CMOS estándar. Dichos procesadores de clase espacial podrían producirse en fábricas comerciales, reduciendo su costo a uno razonable y permitiendo a los desarrolladores de misiones espaciales ponerse al día con las ofertas comerciales. La radiación se trató utilizando el genio de la ingeniería, y no solo las propiedades físicas del material. "Por ejemplo, la redundancia modular triple (TMI) es una de las formas más populares para proteger un chip de la radiación, en otros aspectos es completamente estándar", explicó Weigand. "Tres copias idénticas de cada pieza de información se guardan en la memoria todo el tiempo". En la etapa de lectura, los tres se leen y la mayoría elige la versión correcta ".
Si las tres copias son iguales, la información se considera correcta. Lo mismo sucede cuando dos copias son iguales y una difiere de ellas: la mayoría de los votos elige la copia correcta. Pero cuando las tres copias son diferentes, el sistema registra un error. La idea es almacenar la misma información en tres direcciones de memoria diferentes ubicadas en tres lugares diferentes en el chip. Para estropear los datos, dos partículas deben colisionar simultáneamente con aquellos lugares donde se almacenan dos copias de la misma partícula de información, lo cual es extremadamente improbable. La desventaja de este enfoque es la disponibilidad de trabajo redundante para el procesador. Necesita hacer cada operación tres veces, lo que significa que solo alcanzará un tercio de su velocidad.
Entonces, la idea más nueva surgió para acercar aún más el rendimiento de los procesadores de clase espacial a sus homólogos comerciales. En lugar de proteger todo el sistema en un chip de la radiación, los ingenieros deciden dónde es más relevante esta protección. ¿Y dónde puedes rechazarlo? Esto cambia significativamente las prioridades de diseño. Los procesadores espaciales más antiguos eran insensibles a la radiación. Los nuevos procesadores son sensibles, pero están diseñados para hacer frente automáticamente a todos los errores que puede causar la radiación.
Por ejemplo, LEON GR740 es el último procesador europeo de clase espacial. Se espera que experimente 9 perturbaciones individuales por día mientras esté en la órbita geoestacionaria de la Tierra. El truco es que todos serán retenidos por el sistema y no conducirán a errores operativos. GR740 está diseñado para que no se produzca un error funcional en él más de una vez cada 300 años. E incluso en este caso, solo puede reiniciar.
Europa elige la apertura
La línea de procesadores de clase espacial LEON SPARC es la opción más popular de Europa para aplicaciones espaciales. "En los años 90, cuando se eligió la especificación SPARC, estaba muy arraigada en la industria", dice Weigand. "Sun Microsystems lo ha utilizado en sus estaciones de trabajo exitosas". Según él, las razones clave para la transición a SPARC fueron el soporte de software y la apertura de la plataforma. “La arquitectura abierta significaba que todos podían usarlo sin problemas de licencia. Esto fue importante porque en un nicho tan estrecho como el espacio, el costo de las licencias se distribuye entre un pequeño número de dispositivos, lo que aumenta seriamente su costo ”, explica.
Como resultado, la ESA aprendió a través de una amarga experiencia con problemas de licencia. El primer procesador espacial europeo SPARC - ERC32, utilizado hasta el día de hoy - utiliza procesadores comerciales. Se basaba en una arquitectura abierta, pero los circuitos del procesador eran propietarios. “Esto llevó a problemas. Por lo general, no hay acceso a los códigos fuente de los sistemas patentados, por lo que es difícil realizar cambios en el proyecto que sean necesarios para mejorar la protección contra la radiación ", dice Weigand. Por lo tanto, en el siguiente paso, ESA comenzó a trabajar en su propio procesador, LEON. "Su proyecto estaba completamente bajo nuestro control, y finalmente tuvimos la oportunidad de utilizar todas las tecnologías de protección contra la radiación que queríamos".
El último desarrollo en la línea de procesadores LEON es el GR740 de cuatro núcleos, que opera a una frecuencia de aproximadamente 250 MHz. (Weigand dice que espera que los primeros envíos se entreguen a fines de 2019). GR740 se
fabrica utilizando la tecnología de proceso de 65 nm . Este es un sistema basado en chip diseñado para computación de alta velocidad de propósito general basado en la arquitectura SPARC32. "El objetivo de crear el GR740 era lograr una mayor velocidad y la capacidad de agregar dispositivos adicionales al circuito integrado, al tiempo que dejaba la compatibilidad con los procesadores de clase espacial europeos anteriores", dice Weigand. Otra característica del GR740 es su avanzado sistema de tolerancia a fallas. El procesador puede hacer frente a un número significativo de errores causados por la radiación y aún así garantizar el funcionamiento ininterrumpido del software. Cada unidad y función GR740 está optimizada para la velocidad más alta. Esto significa que los componentes que son sensibles a las perturbaciones individuales son adyacentes a otros que pueden hacer frente fácilmente a esto. Y todos los componentes sensibles se utilizan en un circuito que reduce el efecto de los errores a través de la redundancia.
Por ejemplo, algunos desencadenantes en el GR740 son FF CORELIB comerciales regulares. Fueron elegidos para su uso en este chip porque ocupan menos espacio, lo que aumenta la densidad computacional. La desventaja es que están sujetos a perturbaciones individuales, pero lo descubrieron con la ayuda de bloques TMI. Cada pieza de información leída de estos disparadores se confirma votando entre todos los módulos ubicados lo suficientemente lejos como para que un evento no afecte varios bits. Se implementan esquemas similares para los cachés de procesador L1 y L2, que consisten en células SRAM, también sometidas a perturbaciones individuales. Cuando tales esquemas comenzaron a influir demasiado en el rendimiento, los ingenieros de la ESA cambiaron a activadores SKYROB resistentes a perturbaciones. Sin embargo, ocupan el doble de espacio que CORELIB. Cuando se trata de aumentar el poder de cómputo de las computadoras en el espacio, siempre debe hacer algunos compromisos.
Hasta ahora, el GR740 ha pasado varias pruebas de radiación muy bien. El chip fue disparado con iones pesados con
transferencia de energía lineal (LET), alcanzando 125 MeV * cm
2 / mg, y funcionaron sin una sola falla. Para tener algo para comparar, los mismos chips SRAM, debido a los cuales cayó Phobos-Grunt, fallaron solo alrededor de 0.375 MeV * cm
2 / mg cuando las partículas con LET golpearon. El GR740 soportó una radiación 300 veces más potente. Además de la inmunidad casi completa a las perturbaciones individuales, el GR740 puede absorber hasta 300 radiaciones de robo durante su vida útil. Durante las pruebas, el equipo de Weigand incluso irradió uno de los procesadores hasta 293 grados, pero a pesar de esto, el chip funcionó, como de costumbre, sin mostrar signos de degradación.
Aún así, todavía no se han realizado pruebas que muestren la verdadera dosis máxima de ionización que el GR740 es capaz de absorber. Todas estas cifras juntas indican que este procesador, trabajando en la órbita geoestacionaria de la Tierra, debería producir un error funcional cada 350 años. En órbita baja, este período aumenta a 1310 años. E incluso tales errores no matarán al GR740. Solo tiene que reiniciar.
América elige soluciones patentadas
"Los procesadores de clase espacial que se desarrollan en los Estados Unidos se han basado tradicionalmente en tecnologías patentadas como PowerPC, ya que las personas tenían más experiencia trabajando con ellos y estaban respaldados por todo tipo de software", dijo Lovelie, de los laboratorios de investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. Después de todo, la historia de la informática espacial comenzó con procesadores digitales desarrollados por IBM para las misiones Gemini en la década de 1960. E IBM trabajó con tecnología patentada.
Hasta el día de hoy, los procesadores RAD BAE se basan en PowerPC, que nació gracias al trabajo del consorcio de IBM, Apple y Motorola. Los procesadores que funcionan en las computadoras de la cabina del transbordador espacial y el telescopio Hubble se hicieron en base a la arquitectura x86 proporcionada por Intel. Tanto PowerPC como x86 eran tecnologías patentadas. Continuando con esta tradición, el último proyecto en esta área también se basa en tecnología cerrada.
La computadora de vuelo espacial de alta velocidad ( HPSC ) difiere de PowerPC y x86 en que estos últimos eran mejor conocidos como procesadores de escritorio. Y HPSC se basa en la arquitectura ARM que funciona hoy en la mayoría de los teléfonos inteligentes y tabletas.HPSC fue desarrollado por la NASA, el laboratorio de investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y Boeing, responsable de la producción. HPSC se basa en procesadores ARM Cortex A53 de cuatro núcleos. Tendrá dos de estos procesadores conectados por el bus AMBA, que al final dará un sistema de ocho núcleos. Su velocidad, por lo tanto, estará en algún lugar en el área de teléfonos inteligentes de rango medio en 2018, como el Samsung Galaxy J8 o placas de desarrollo como HiKey Lemaker o Raspberry Pi. Es cierto que estos indicadores se dan antes de la protección contra la radiación: reducirá su velocidad en más de dos veces. Sin embargo, ya no tenemos que leer los titulares aburridos de que 200 procesadores del móvil Curiosity no se pondrán al día con un iPhone. Después del lanzamiento de HPSC, solo se requerirán tres o cuatro de estos chips para comparar en velocidad con un iPhone."Dado que todavía no tenemos un HPSC real para las pruebas, solo podemos hacer suposiciones razonables sobre su rendimiento", dice Lovelie. El primer parámetro cuidadosamente estudiado fue la frecuencia del reloj. Los procesadores comerciales de ocho núcleos Cortex A53 generalmente funcionan a frecuencias de 1.2 GHz (en el caso de HiKey Lemaker) a 1.8 GHz (como el Snapdragon 450). Para averiguar cuál sería la frecuencia del reloj HPSC después de la protección contra la radiación, Lovely comparóvarios procesadores de clase espacial con sus homólogos comerciales. "Decidimos que sería razonable esperar una disminución similar en el rendimiento", dice. Lovely calificó la velocidad del reloj HPSC a 500 MHz. Y aún así será una velocidad excepcionalmente alta para un chip de clase espacial. Si esta frecuencia es realmente así, entonces el HPSC será el campeón en frecuencia de reloj entre los procesadores de clase espacial. Sin embargo, el aumento de la potencia informática y la frecuencia de reloj en el espacio generalmente se convierten en problemas serios.Hoy, el procesador con protección contra la radiación más potente es el BAE RAD5545. Esta es una máquina de cuatro núcleos de 64 bits hecha por el proceso de fabricación de 45 nm, que funciona a una frecuencia de reloj de 466 MHz y potencia disipada de hasta 20 W; y 20 vatios es decente. El Quad Core i5 en el MacBook Pro 2018 de 13 "disipa 28 vatios. Puede calentar la carcasa de aluminio a temperaturas muy altas, hasta aquellas que comienzan a causar problemas a los usuarios. Durante una carga de computación alta, los ventiladores se encenderán inmediatamente para enfriar todo el sistema. Pero solo en los ventiladores no ayudarán al espacio en absoluto, porque no hay aire que pueda soplar en un chip caliente. La única forma posible de eliminar el calor de la nave espacial es la radiación, y esto lleva tiempo. Por supuesto, las tuberías de calor ayudarán a eliminar el calor de procesador, pero este calor eventualmente debería ir a algún lado.Algunas misiones tienen un presupuesto de energía muy limitado, y simplemente no pueden pagar procesadores tan potentes como el RAD5545. Por lo tanto, la energía disipada europea GR740 es de solo 1,5 vatios. No es el más rápido disponible, pero sí el más efectivo. Simplemente le brinda la máxima cantidad de computación por vatio. Un HPSC de 10 W está cerca de él en segundo lugar, pero no siempre."Cada núcleo HPSC tiene su propio módulo de una secuencia de comandos única, secuencia de datos múltiple, OKMD(Instrucción única Datos múltiples, SIMD). La tecnología OKMD se ha utilizado a menudo en computadoras comerciales de escritorio y móviles desde los años 90. Ayuda a los procesadores a manejar mejor el procesamiento de imagen y sonido en los videojuegos. Digamos que necesitamos aclarar la imagen. Tiene muchos píxeles, y cada uno de ellos tiene un brillo que debe aumentarse en dos. Sin OKMD, el procesador deberá llevar a cabo toda esta suma secuencialmente, un píxel tras otro. Usando OKMD, este problema puede ser paralelo. El procesador acepta varios puntos de datos, los valores de brillo de todos los píxeles de la imagen, y ejecuta la misma instrucción con ellos, agregando un deuce a todos al mismo tiempo. Y dado que el procesador Cortex A53 fue diseñado para teléfonos inteligentes y tabletas que manejan una gran cantidad de contenido multimedia, HPSC también es capaz de hacerlo."Esto es especialmente beneficioso en tareas como la compresión de imágenes, el procesamiento o la visión estéreo", dice Lovely. - En aplicaciones que no usan esta función, HPSC funciona un poco mejor que el GR740 y otros procesadores de espacio rápido. Pero cuando se puede usar, el chip está muy por delante de sus rivales ".Devolviendo la ciencia ficción a la exploración espacial
Los desarrolladores de chips de los EE. UU. Tienden a ser más poderosos, pero también más exigentes con los procesadores de energía, ya que las misiones de la NASA, tanto robóticas como tripuladas, generalmente son a mayor escala que sus homólogos europeos. En Europa, no hay planes para el futuro previsible de enviar personas o vehículos todo terreno del tamaño de un automóvil a la luna o Marte. Hoy, la ESA se está enfocando en sondas y satélites, generalmente trabajando con un presupuesto de energía limitado, por lo que elegir algo más liviano y más eficiente en energía, como el GR740, tiene más sentido. El HPSC fue originalmente diseñado para llevar las ambiciones de ciencia ficción de la NASA a lugares.Por ejemplo, en 2011, el Programa de Desarrollo de Cambio de Juego de la NASA encargó un estudio sobre cómo se verán las solicitudes informáticas en el espacio en 15-20 años. Un equipo de expertos de varios centros de la agencia ha compilado una lista de tareas que los procesadores avanzados podrían resolver en misiones tripuladas y robóticas. Una de las primeras tareas que identificaron fue el monitoreo constante del estado del equipo. Esta tarea se reduce a la presencia de sensores que monitorean constantemente el estado de los componentes críticos. La adquisición de datos de alta frecuencia de todos estos sensores requiere procesadores rápidos. Una computadora lenta probablemente haría el trabajo si los datos llegaran a ella cada 10 minutos, pero si necesita verificar todo el equipo varias veces por segundo para lograr la eficiencia,parecido a la supervisión en tiempo real, su procesador debería funcionar muy rápido. Todo esto debe desarrollarse para que los astronautas puedan sentarse frente al panel de control, que mostrará el estado real de la nave, capaz de emitir alertas de voz y hermosos gráficos. Para soportar tales gráficos, también se requieren computadoras rápidas.Sin embargo, los objetivos de ciencia ficción no terminan en cabinas. Es probable que los astronautas que exploran otros mundos tengan un sistema de realidad aumentada integrado en sus cascos. Su entorno se complementará con video, sonidos y datos GPS generados por computadora. En teoría, la realidad aumentada mejorará la efectividad de los investigadores, marcará áreas que vale la pena explorar y advertirá sobre situaciones potencialmente peligrosas. Por supuesto, integrar la realidad aumentada en un casco es solo una de varias posibilidades. Entre las otras opciones mencionadas en el estudio se encuentran los dispositivos portátiles, como los teléfonos inteligentes, y algo que se describe vagamente como "otras posibilidades para mostrar información". Tales avances informáticos requerirán procesadores de clase espacial más rápidos.Además, dichos procesadores deberían mejorar las misiones robóticas. Uno de los principales ejemplos es aterrizar en un terreno difícil. Elegir un sitio para aterrizar en la superficie siempre es un compromiso entre la seguridad y el valor científico. El lugar más seguro es un plano plano sin piedras, colinas, valles y afloramientos de rocas. Desde un punto de vista científico, el lugar más interesante será geológicamente diverso, lo que significa una abundancia de piedras, colinas, valles y afloramientos de rocas. Una forma de resolver este problema es la llamada. Navegación basada en el terreno (NOM). Los vehículos todo terreno equipados con el sistema NOM podrán reconocer señales importantes, ver peligro potencial y rodearlo, y esto puede reducir el radio de aterrizaje a 100 m. El problema es que los procesadores de clase espacial existentes hoy en día son demasiado lentos para procesar imágenes a tal velocidad.Un equipo de la NASA lanzó la prueba de rendimiento NOM en el RAD 750 y descubrió que la actualización desde una sola cámara tomó aproximadamente 10 segundos. Desafortunadamente, si caes en la superficie marciana, 10 segundos es mucho. Para aterrizar un vehículo todo terreno en un sitio con un radio de 100 m, las actualizaciones de la cámara deben procesarse cada segundo. Para un aterrizaje exacto en el sitio por metro, necesitará 10 actualizaciones por segundo.Entre otros deseos computacionales de la NASA están los algoritmos que pueden predecir desastres inminentes basados en lecturas de sensores, gráficos inteligentes, autonomía avanzada, etc. Todo esto está más allá de las capacidades de los procesadores actuales de clase espacial. Por lo tanto, en el estudio, los ingenieros de la NASA dan sus estimaciones de la potencia informática necesaria para soportar tales tareas. Descubrieron que monitorear la condición del barco y aterrizar en condiciones difíciles requeriría de 10 a 50 GOPS (gigaoperaciones por segundo). Las consolas de vuelo de ciencia ficción futuristas con pantallas de moda y gráficos avanzados requerirán 50-100 GOPS. Lo mismo ocurre con los cascos de realidad aumentada u otros dispositivos; También consumen de 50 a 100 GOPS.Idealmente, los futuros procesadores espaciales podrán soportar fácilmente todos estos proyectos. Hoy, el HPSC, que funciona con una disipación de potencia de 7 a 10 vatios, es capaz de entregar 9-15 GOPS. Esto ya podría hacer posible un aterrizaje extremo, pero el HPSC está diseñado para que esta cifra pueda aumentar significativamente. En primer lugar, estos 15 GOPS no incluyen las ventajas de rendimiento recibidas de OKMD. En segundo lugar, este procesador puede funcionar junto con otros dispositivos externos y HPSC, por ejemplo, procesadores especializados de FPGA o GPU. Por lo tanto, la nave espacial del futuro puede tener varios procesadores distribuidos trabajando en paralelo, y los chips especializados pueden ocuparse de ciertas tareas, como el procesamiento de imágenes o señales.Independientemente de dónde vayan los sueños de la humanidad sobre el espacio profundo, los ingenieros ya saben en qué etapa del desarrollo se encuentra la potencia informática actual. El LEON GR740 se pondrá a disposición de la ESA a finales de este año, y después de pasar algunas pruebas adicionales, debería estar listo para volar en 2020. La fase de producción de HPSC, a su vez, debería comenzar en 2012 y finalizar en 2022. Debería llevar varios meses probar en 2022.La NASA debería recibir chips HPSC listos para usar a fines de 2022. Esto significa que, sin tener en cuenta otros factores que complican el progreso, al menos el silicio cósmico se está moviendo hacia el futuro a una velocidad que le permitirá prepararse para el regreso de las personas a la luna en 2024.