Computadores EAFTC em um chassi de vôo pronto para o espaço. Crédito de imagem: NASA / Honeywell. Clique para ampliar
Infelizmente, a radiação que invade o espaço pode desencadear tais falhas. Quando partículas de alta velocidade, como raios cósmicos, colidem com o circuito microscópico dos chips de computador, elas podem causar erros nos chips. Se esses erros fizerem com que a nave voe na direção errada ou atrapalhe o sistema de suporte à vida, isso pode ser uma má notícia.
Para garantir a segurança, a maioria das missões espaciais usa chips de computador reforçados com radiação. Os chips "rad-hard" são diferentes dos chips comuns de várias maneiras. Por exemplo, eles contêm transistores extras que consomem mais energia para ligar e desligar. Os raios cósmicos não podem acioná-los tão facilmente. Os chips rígidos continuam a fazer cálculos precisos quando os chips comuns podem "apresentar falhas".
A NASA depende quase exclusivamente desses chips extra-duráveis para tornar os computadores dignos de espaço. Mas esses chips personalizados têm algumas desvantagens: eles são caros, consomem muita energia e são lentos - até 10 vezes mais lentos que um CPU equivalente em um PC desktop moderno.
Com a NASA enviando as pessoas de volta para a Lua e para Marte - veja a Visão para exploração espacial - os planejadores de missões adorariam dar a sua espaçonave mais potência de computação.
Ter mais poder computacional a bordo ajudaria a sonda a economizar um de seus recursos mais limitados: largura de banda. A largura de banda disponível para enviar dados de volta à Terra geralmente é um gargalo, com velocidades de transmissão ainda mais lentas que os antigos modems dial-up. Se as resmas de dados brutos reunidos pelos sensores da espaçonave pudessem ser "trituradas" a bordo, os cientistas poderiam transmitir apenas os resultados, o que exigiria muito menos largura de banda.
Na superfície da lua ou de Marte, os exploradores poderiam usar computadores rápidos para analisar seus dados logo após coletá-los, identificando rapidamente áreas de alto interesse científico e talvez coletando mais dados antes que uma oportunidade passageira passe. Os Rovers também se beneficiariam da inteligência extra das CPUs modernas.
O uso dos mesmos chips Pentium e PowerPC baratos e poderosos encontrados nos PCs de consumo ajudaria tremendamente, mas, para isso, o problema dos erros induzidos por radiação deve ser resolvido.
É aqui que entra um projeto da NASA chamado Computação Tolerante a Falhas Ambientalmente Adaptável (EAFTC). Pesquisadores que trabalham no projeto estão experimentando maneiras de usar CPUs de consumidor em missões espaciais. Eles estão particularmente interessados em "distúrbios de evento único", o tipo mais comum de falhas causadas por partículas únicas de radiação que se acumulam nos chips.
Raphael, membro da equipe Alguns dos JPL explicam: “Uma maneira de usar CPUs de consumidor mais rápidas no espaço é simplesmente ter três vezes mais CPUs que você precisa: As três CPUs executam o mesmo cálculo e votam no resultado. Se uma das CPUs cometer um erro induzido por radiação, as outras duas ainda concordarão, ganhando o voto e dando o resultado correto. ”
Isso funciona, mas geralmente é um exagero, desperdiçando energia preciosa e energia computacional para verificar três vezes os cálculos que não são críticos.
"Para fazer isso de maneira mais inteligente e eficiente, estamos desenvolvendo software que pesa a importância de um cálculo", continua Some. "Se é muito importante, como a navegação, todas as três CPUs precisam votar. Se for menos importante, como medir a composição química de uma rocha, apenas uma ou duas CPUs podem estar envolvidas. "
Essa é apenas uma das dezenas de técnicas de correção de erros que a EAFTC reúne em um único pacote. O resultado é uma eficiência muito melhor: sem o software EAFTC, um computador baseado em CPUs de consumidor precisa de redundância de 100 a 200% para se proteger contra erros causados por radiação. (Redundância de 100% significa 2 CPUs; 200% significa 3 CPUs.) Com o EAFTC, apenas 15-20% de redundância é necessária para o mesmo grau de proteção. Todo esse tempo economizado da CPU pode ser usado produtivamente.
“A EAFTC não substituirá CPUs rad-hard”, adverte Some. "Algumas tarefas, como suporte à vida, são tão importantes que sempre queremos que chips endurecidos por radiação os executem." Porém, no devido tempo, os algoritmos EAFTC podem reduzir parte da carga de processamento de dados desses chips, disponibilizando uma potência de computador muito maior para futuras missões.
O primeiro teste da EAFTC será a bordo de um satélite chamado Space Technology 8 (ST-8). Parte do Novo Milênio da NASA, o ST-8 testará em voo novas tecnologias espaciais experimentais, como a EAFTC, possibilitando usá-las em futuras missões com maior confiança.
O satélite, programado para o lançamento em 2009, irá roçar os cintos de radiação Van Allen durante cada uma de suas órbitas elípticas, testando o EAFTC neste ambiente de alta radiação semelhante ao espaço profundo.
Se tudo correr bem, as sondas espaciais que se aventurarem pelo sistema solar poderão em breve usar exatamente os mesmos chips encontrados no seu PC de mesa - apenas sem as falhas.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
