Uzay keşifleri derinleştikçe, Dünya'dan uzaklaşan uzay araçları ve mürettebatlar için insan müdahalesini en aza indiren veya tamamen ortadan kaldıran sistemlere olan ihtiyaç artıyor.
Bu durumun temel nedenlerinden biri, iletişim gecikmeleri. Ay ve Mars gibi uzak noktalardaki astronotlar, veri ve rapor gönderme/alma konusunda gecikmeler yaşayabiliyor.
Eş zamanlı olarak, otonom sistemler veri analizini hızlandırarak bilimsel verim oranını artırma potansiyeline sahip.
İşlemcilerin ayrıca uzayın zorlu koşullarına, yani aşırı sıcaklıklara ve yüksek seviyelerde radyasyona dayanıklı olması gerekiyor.
Bu ihtiyaca yanıt vermek üzere NASA'nın Oyun Değiştirici Geliştirme (Game Changing Development - GCD) programı, Yüksek Performanslı Uzay Uçuşu Bilişim (High Performance Spaceflight Computing - HPSC) sistemini geliştirmek için ticari bir ortaklığa imza attı.
Bu devrim niteliğindeki çip, uzay araçlarına kendi başlarına düşünebilme işlem gücü sağlayacak ve ilk çevresel testlerini başarıyla tamamladı.
Geleneksel olarak NASA, dayanıklı ve güvenilir olması için önceki on yıllarda geliştirilmiş çipler kullanıyordu. Ancak mevcut görevlerde biriken veri hacminin hızlanmasıyla, bu verileri daha hızlı ve verimli işleyip analiz edebilecek yükseltilmiş çiplere ihtiyaç duyuldu.
Bu gelişme, NASA ve Arizona merkezli teknoloji şirketi Microchip Technology Inc.'i, mevcut sistemlerin hesaplama kapasitesinin 100 katını sunabilen, radyasyona dayanıklı, yüksek performanslı bir işlemci olan HPSC'yi yaratmaya yöneltti.
HPSC işlemcisi, genellikle akıllı telefonlarda ve tabletlerde bulunan, bir bilgisayar sisteminin tüm temel öğelerini tek bir mikroçipe entegre eden kompakt bir entegre devre olan sistem-on-a-çip (SoC) örneğidir.
Bu, merkezi işlem birimleri (CPU'lar), hesaplama yüklerini hafifleten birimler, gelişmiş ağ birimleri, bellek ve giriş/çıkış arayüzlerini içerir.
Ancak, test edilen SoC'ler Dünya'dan veya tamir atölyelerinden milyonlarca, hatta milyarlarca kilometre uzakta yıllarca çalışacak şekilde üretilmiştir.
NASA'nın GCD programı eleman yöneticisi Eugene Schwanbeck, "Önceki uzay işlemcilerinin mirası üzerine kurulan bu yeni çok çekirdekli sistem, hataya dayanıklı, esnek ve son derece yüksek performanslıdır" dedi.
Schwanbeck, "NASA'nın uzay uçuşu bilişimini ilerletme konusundaki kararlılığı, teknik başarı ve işbirliğinin bir zaferidir." diye ekledi.
İşlem gücüne ek olarak, çipler ölçeklenebilir vektör hesaplama yetenekleriyle yüksek performanslı yapay zeka veri akışı işlemeyi sağlayacak.
HPSC, güç tüketimi ve hesaplama performansı açısından uyarlanabilir olacak şekilde tasarlandı, böylece kullanılmadığında işlevler kapatılabilir veya daha düşük güç modlarına alınabilir.
Bu yetenek, HPSC işlemcisinin farklı güç gereksinimlerine sahip görevlerde kullanılabileceği anlamına geliyor ve uzayda hayati bir kaynak olan elektriksel gücün daha verimli kullanılmasını sağlıyor.
Bu çiplerin uzay uçuşuna dayanıklılığını sağlamak için NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı'ndaki (JPL) teknisyenler, elektromanyetik radyasyon ve aşırı sıcaklıklar gibi karşılaşacakları zorlukları taklit eden çeşitli testler yürütüyor.
Güneş'ten gelen yüksek enerjili parçacıklar (güneş rüzgarı) ve kozmik ışınlar hatalara neden olabilir, aşırı soğuk ise pillerin kapanmasına yol açabilir; her ikisi de bir uzay aracını "güvenli moda" gönderebilir.
JPL'deki Yüksek Performanslı Uzay Bilişim proje yöneticisi Jim Butler, "Bu yeni çipleri radyasyon, termal ve şok testlerinden geçirirken, kapsamlı bir fonksiyonel test kampanyasıyla performanslarını da değerlendiriyoruz" dedi.
Butler, "Gerçek dünya performansını simüle etmek için, tipik olarak iniş sensör verilerinin büyük hacimlerini işlemek için güç gerektiren donanımlara ihtiyaç duyan gerçek NASA görevlerinden yüksek doğrulukta iniş senaryoları kullanıyoruz. Bu, NASA'nın bir sonraki dev adımlarını mümkün kılacak donanımlar üzerinde çalışmak için heyecan verici bir zaman." diye ekledi.
Testler Şubat ayında JPL'de başladı ve birkaç ay daha devam edecek. Elde edilen sonuçlar şimdilik umut verici görünüyor.
JPL mühendislerinin gördüklerine göre, işlemci şu anda kullanımda olan radyasyona dayanıklı çiplerden 500 kat daha yüksek performans gösteriyor.
Uzay uçuşu için onaylandıktan sonra NASA, çipi gelecekteki yörünge araçları, gezginler, yaşam alanları ve derin uzay görevlerinin bilişim donanımlarına entegre edecek.
