Новый процессор NASA мощнее нынешних космических в 500 раз

NASA испытывает процессор, который умещается на ладони, но по вычислительной мощности превосходит всё, что сейчас летает в космосе. Если тесты пройдут успешно, будущие аппараты смогут принимать решения без команды с Земли — там, где радиосигнал идёт часами.

Зачем космосу нужен новый мозг

Большинство действующих космических аппаратов работают на процессорах, разработанных десятки лет назад. Их главное достоинство — надёжность и устойчивость к радиации. Главный недостаток — производительность, которой уже не хватает для задач следующего поколения миссий.

NASA ведёт проект High Performance Spaceflight Computing — он нацелен на то, чтобы дать будущим аппаратам вычислительные возможности, сопоставимые с современной электроникой. Агентство рассчитывает использовать такой процессор для создания автономных зондов, ускорения научного анализа данных прямо на борту, а также для поддержки экипажей в миссиях к Луне и Марсу.

«Опираясь на опыт предыдущих космических процессоров, эта новая многоядерная система отказоустойчива, гибка и обладает исключительно высокой производительностью», — сказал Юджин Шванбек, руководитель программного элемента в подразделении NASA Game Changing Development при Исследовательском центре Лэнгли.

Что происходит с чипом во время испытаний

Разработкой занимается Лаборатория реактивного движения (JPL) в Южной Калифорнии совместно с компанией Microchip Technology Inc. из Чандлера, штат Аризона. Партнёрство было оформлено в 2022 году, компания вела часть работ за собственный счёт.

Испытания начались в феврале и продолжатся ещё несколько месяцев. Чип проверяют на устойчивость к радиации, механическим ударам и резким перепадам температур. Высокоэнергетические частицы — от Солнца и из глубокого космоса — способны вызывать ошибки в бортовой электронике и переводить аппарат в «безопасный режим», когда все второстепенные системы отключаются до устранения проблемы. Процессор должен выдерживать такие условия годами.

Отдельно тестируется работа чипа в сценариях посадки. «Мы используем высокоточные посадочные сценарии из реальных миссий NASA, для обработки которых обычно требуется энергоёмкое оборудование», — пояснил Джим Батлер, руководитель проекта в JPL. Ранние результаты оказались обнадёживающими: по оценке NASA, процессор работает примерно в 500 раз быстрее нынешних радиационно-стойких чипов, применяемых на действующих аппаратах.

В день старта испытаний команда отправила внутри письмо с темой «Hello Universe» — отсылка к традиционным приветственным сообщениям из ранней истории программирования.

Параллельно с космическими разработками земная вычислительная техника тоже не стоит на месте — почитайте про 10 фактов о гибридном квантовом суперкомпьютере Fugaku, который переосмысливает границы производительности уже сегодня.

Процессор умещается на ладони

Процессор выполнен в формате системы-на-кристалле: центральные вычислительные ядра, специализированные блоки обработки, сетевые интерфейсы, память и порты ввода-вывода — всё в одном компактном корпусе. Такой же принцип используется в смартфонах, но версия для JPL рассчитана на работу в условиях, где ближайший специалист по ремонту находится в миллиардах километров.

Первые инженерные образцы уже переданы партнёрам в оборонной и коммерческой аэрокосмической отраслях.

После сертификации NASA планирует использовать процессор в орбитальных аппаратах, планетоходах, обитаемых модулях и межпланетных зондах. Microchip Technology рассматривает адаптацию технологии для авиации и автомобильной промышленности.