As missões espaciais continuam a depender de chips informáticos concebidos há muitos anos. São componentes fiáveis e conseguem aguentar radiação, frio extremo e lançamentos violentos.
O problema é que, face aos padrões actuais, esses chips são lentos. E isso torna-se crítico à medida que as naves se afastam cada vez mais da Terra e recolhem volumes de dados maiores do que nunca.
Estão a chegar naves espaciais mais inteligentes
A NASA pretende agora que as naves consigam tomar decisões sem terem de esperar por instruções de equipas em terra.
Isto significa que futuras missões à Lua, a Marte e ao espaço profundo vão precisar de computadores capazes de reagir depressa, resolver problemas em tempo real e tratar, de forma autónoma, fluxos enormes de informação. Um novo projecto poderá, finalmente, abrir essa porta.
O foco do esforço é um processador potente que está a ser ensaiado para utilização no espaço. Ao contrário dos chips comuns, este foi concebido para sobreviver durante anos em ambientes perigosos, onde não há hipótese de reparações.
Os primeiros resultados de testes indicam que este processador pode alterar de forma significativa a maneira como as naves operam.
Este trabalho é desenvolvido no âmbito do projecto da NASA High Performance Spaceflight Computing.
A equipa está a criar um processador endurecido contra radiação, através de uma parceria com a Microchip Technology Inc. e com o Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, na Califórnia.
Concebido para condições espaciais extremas
O espaço é implacável para a electrónica. Partículas de alta energia vindas do Sol e do espaço profundo podem interferir com os sistemas informáticos e provocar erros.
Por vezes, as naves são obrigadas a entrar no que os engenheiros chamam de “modo de segurança”, em que os sistemas não essenciais são desligados até que os operadores na Terra consigam resolver o problema.
As variações de temperatura são outro obstáculo. Num momento, o hardware pode estar sujeito a calor intenso e, no seguinte, a frio cortante.
Além disso, durante aterragem em corpos planetários, os computadores têm de processar quantidades massivas de dados de sensores quase de imediato, enquanto navegam por terreno perigoso.
É por isso que a NASA tem passado meses a levar este novo processador ao limite.
Primeiros sinais de sucesso
“Estamos a submeter estes novos chips a um verdadeiro teste de resistência, realizando ensaios de radiação, térmicos e de choque, ao mesmo tempo que avaliamos o desempenho através de uma campanha rigorosa de testes funcionais”, afirmou Jim Butler, gestor do projecto High Performance Space Computing no JPL.
Os testes começaram em Fevereiro e vão prolongar-se por vários meses. Até ao momento, o processador parece estar a superar largamente as expectativas.
Segundo a NASA, os indícios iniciais mostram o chip a funcionar com 500 vezes o desempenho dos processadores endurecidos contra radiação que são actualmente usados em naves espaciais.
O objectivo original já era ambicioso: oferecer até 100 vezes mais capacidade de computação do que os sistemas de voo espacial existentes.
Porque é que as naves espaciais precisam de computadores mais rápidos
As naves modernas recolhem enormes quantidades de informação científica. Rovers em Marte analisam rochas e solo. Orbitadores observam sistemas meteorológicos em planetas distantes. Sondas no espaço profundo captam medições em locais a milhares de milhões de quilómetros.
Grande parte desses dados tem de ficar à espera para ser processada, ou então precisa de ser enviada para a Terra para análise. Isso demora.
Os sinais de Marte podem levar entre cerca de 5 e 20 minutos a chegar à Terra, dependendo da posição dos planetas. Em missões ainda mais distantes, os atrasos aumentam mais.
Computadores de bordo mais rápidos poderiam mudar este cenário por completo.
Uma nave espacial que pensa por si
O novo processador foi desenhado para permitir que as naves analisem dados de imediato, em vez de aguardarem instruções do controlo de missão.
Na prática, isto pode significar que um rover consegue identificar, sozinho, amostras de rocha importantes, ou que uma nave reage a perigos sem intervenção humana.
O chip poderá também ajudar futuras missões a usar inteligência artificial de formas que os computadores espaciais actuais não conseguem suportar bem.
Os sistemas de IA exigem grandes quantidades de capacidade de computação - algo de que as naves, historicamente, têm prescindido por causa das preocupações com a radiação.
“Para simular o desempenho no mundo real, estamos a usar cenários de aterragem de alta fidelidade, provenientes de missões reais da NASA, que normalmente exigiriam hardware com elevado consumo de energia para processar enormes volumes de dados dos sensores de aterragem”, disse Butler.
“Este é um momento entusiasmante para estarmos a trabalhar em hardware que permitirá os próximos grandes saltos da NASA.”
Um triunfo de realização técnica
O próprio processador é surpreendentemente compacto. Trata-se de um sistema num chip, ou SoC. Isto significa que vários componentes informáticos principais ficam integrados numa única unidade, incluindo processadores, sistemas de rede, memória e interfaces de dados.
A maioria das pessoas já utiliza SoC todos os dias em smartphones e tablets. A diferença está na resistência.
A electrónica de consumo não foi feita para sobreviver a anos de exposição à radiação, a milhões ou milhares de milhões de quilómetros da Terra. O chip da NASA está a ser concebido precisamente para isso.
“Com base no legado de processadores espaciais anteriores, este novo sistema multicore é tolerante a falhas, flexível e extremamente elevado em desempenho”, afirmou Eugene Schwanbeck, gestor de elemento de programa no programa Game Changing Development da NASA.
“O compromisso da NASA em avançar a computação para voos espaciais é um triunfo de realização técnica e de colaboração.”
A equipa assinalou o arranque dos testes com uma mensagem simples, mas simbólica. Os engenheiros enviaram um e-mail com o assunto “Olá Universo”, numa alusão ao clássico teste “Olá Mundo” usado nos primórdios da programação.
Aplicações para lá das naves espaciais
A NASA espera que, a prazo, o processador venha a suportar satélites em órbita da Terra, rovers robóticos, habitats tripulados e missões de exploração no espaço profundo. E a tecnologia poderá também ter utilizações muito mais próximas de casa.
A Microchip planeia adaptar partes do sistema para sectores na Terra, incluindo a aviação e o fabrico automóvel.
Sistemas de computação mais rápidos e mais fiáveis poderão ajudar aeronaves e veículos a processar informação de forma mais eficiente em ambientes exigentes.
O projecto reflecte uma mudança mais ampla na exploração espacial. As naves estão a tornar-se menos dependentes de orientação humana constante e mais capazes de operar de forma independente.
Isto é importante porque, quanto mais longe os humanos viajarem no espaço, mais difícil será controlar cada movimento a partir da Terra. A certa altura, as naves vão ter de pensar por si.
O novo processador da NASA poderá ser um dos primeiros passos reais para tornar isso possível.
Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário