Ин тааҷҷубовар аст, аммо киштиҳои кайҳонӣ бо протсессори кӯҳна муҷаҳҳаз шудаанд, ки ҳанӯз дар асри 20 таҳия шуда буданд. Дар ин мақола мо ба шумо мегӯям, ки сабаби ин вазъият дар чист.
Киштихои кайхонй муъчизахои хакикии техника мебошанд, ки бо тамоми намудхои электроника чихозонида шудаанд. Албатта, ба ин протсессорҳо низ дохил мешаванд, ки ба шарофати онҳо таҷҳизот метавонад ҳисобҳои хеле мураккабро иҷро кунад. Бо вуҷуди ин, чипҳое, ки дар таҳияи NASA ва дигар оҷонсиҳои кайҳонӣ истифода мешаванд, аксар вақт метавонанд ба дастгоҳҳои кӯҳнае монанд бошанд, ки кайҳо истеҳсол карда нашудаанд.
Вақте ки мо дар бораи протсессор гап мезанем, блокҳои компютерҳои мизи кории мо эҳтимол дарҳол ба хотир меоянд. Бисёр чипҳо ба саноати технологӣ таъсир расониданд. Дар айни замон, суперкомпьютерҳои пуриқтидор бо қудрати бузурги ҳисоббарорӣ аллакай таҳия карда шудаанд. Дар чунин сохаи мураккаби технологй, монанди тадкикоти фазой кайхон истифода бурдани хамин гуна тачхизот мантик мебуд. Ба Мох фуруд омадан ва ё дар масофаи миллионхо километр дуртар аз сайёраи мо cap додан ва маневр кардани зонди кайхонй бешубха кувваи зиёди хисоббарорро талаб мекунад. Маълум мешавад, ки ин чандон дуруст нест ва шояд бисёре аз шумо аз он, ки барои назорат кардан, масалан, як истгоҳи кайҳонӣ чӣ қадар лозим аст, ҳайрон шавед. Воқеан, ровери нави Perseverance, ки ба наздикӣ бомуваффақият дар сайёраи Сурх фуруд омад, ба протсессори RAD750 асос ёфтааст, ки версияи махсуси PowerPC 750 - қалби компютерҳои iMac G3 мебошад, ки зиёда аз 20 сол пеш баромадааст. . Ва чархболи Ingenuity, ки ҳоло дар Миррих низ кор мекунад, бо протсессори Snapdragon 801 муҷаҳҳаз шудааст.Ин киштиҳои кайҳонӣ, ки мураккабтарин амалиёти ҳисоббарориро иҷро мекунанд, дар чунин микропросессорҳои "оддӣ" ва ҳатто кӯҳна кор мекунанд. Аммо ин вазъият ҳатто дар оянда ҳам тағйир наёбад. Биёед бифаҳмем, ки чаро олимони NASA ва дигар агентиҳои кайҳонӣ маҷбуранд, ки чунин SoC-ҳои заифро истифода баранд.
Ҳамчунин хонед: Терраформинги Миррих: Оё сайёраи Сурх метавонад ба Замини нав табдил ёбад?
Протсессорҳои кайҳонӣ ҳайратовар сустанд
Биёед бо мисоле оғоз кунем, ки бояд ба ҳама маълум бошад. Сухан дар бораи вокеае меравад, ки 16 июли соли 1969 руй дода буд. Дар ин руз дар доираи миссияи «Аполлон-11» СА-506 киштии фалакпаймои «Аполлон»-ро аз атмосфераи Замин баровард. Ва пас аз 4 рӯз кайҳоннавардони амрикоӣ Базз Олдрин ва Нил Армстронг бори аввал дар таърихи инсоният ба рӯи Моҳ по гузоштанд. Миссияи мазкур бо кӯмаки AGC (Apollo Guidance Computer), ки ҳанӯз соли 1966 таҳия шуда буд, бомуваффақият иҷро карда шуд. Тарҳ аз нуқтаи назари технологияи компютерӣ хеле ҷолиб буд, аммо ба хусусиятҳои техникии ин дастгоҳ нигоҳ карда, кас танҳо ҳайрон мешавад, ки миссия умуман муваффақ буд. Тасаввур кунед, чипи борт бо басомади соати ҳамагӣ 2,048 МГс кор мекард ва хотираи оперативӣ ҳамагӣ 2048 калима дошт. Бале, маҳз суханони. Яъне, ҳоло он ба назар аҷиб аст, аммо он вақт он яке аз компютерҳои муосир буд.
Қобили зикр аст, ки компютери хонагӣ чунин корҳоро пешниҳод кард Apple II, пас аз чанд сол озод карда шуд. Ба ибораи дигар гуем, дар он вакт аппарати фалакпаймо тачхизоти техникие дошт, ки аз замони худ пеш гузашта буд.
Аммо, ин ҳолат то як нуқтаи муайян давом кард, зуд маълум шуд, ки дастгоҳи самараноктар ҳатман роҳи беҳтарин нест ва баъзан он метавонад хатарноктар бошад. Нуқтаи гардиш дар таърихи электроникаи кайҳонӣ муайян кардани арзишҳои дақиқи радиатсияи кайҳонӣ ва таъсири он ба технология буд. Аммо радиатсия ба худи протсессор чӣ гуна таъсир мерасонад?
Вақте ки киштии кайҳонии Gemini, ки бо компютери оддии бортӣ муҷаҳҳаз шудааст, ба кайҳон бароварда шуд, технологияҳое, ки барои сохтани он истифода мешуданд, то имрӯз хеле ибтидоӣ буданд. Аммо дар кайхон ин бартарии калон гардид.
Дар айни замон хангоми ба вучуд овардани про-цессорхои нав процессхои технологии хозиразамон бештар истифода мешаванд, акнун мо метавонем ба осонй, амалан, процессорхои микроскопиро, ки бо литографияи 7 нм сохта шудаанд, харида гирем. Чӣ қадаре ки чип хурдтар бошад, барои фурӯзон ва хомӯш кардани он шиддат камтар лозим аст. Дар фазой коинот ин боиси проблемахои чиддй мегардад. Гап дар сари он аст, ки дар зери таъсири заррачахои радиационй имкони ивази гайриплани холати транзистор мавчуд аст. Ин, дар навбати худ, метавонад боиси қатъ шудани охирин дар лаҳзаи ғайричашмдошт гардад, ё ҳисобҳои бо истифода аз чунин протсессори анҷомдодашуда нодуруст хоҳанд буд. Ва дар кайҳон ин ғайри қобили қабул аст ва метавонад ба оқибатҳои фоҷиавӣ оварда расонад.
Мисоли ҷолиб, масалан, протсессори Intel 386SX (версияи буридашудаи Intel 80386), ки кабинаи ба ном шишаро идора мекард. Он бо суръати тақрибан 20 МГс кор мекард, яъне он метавонад вазифаҳоро дар 20 давра дар як сония иҷро кунад. Аллакай дар замони дебюти худ дар сохтмони кайҳон, чип суръати махсусан баланд надошт, аммо муҳимтар аз ҳама, ба шарофати басомади пасти соат, протсессор бехатар буд.
Ҳангоми дучор шудан ба радиатсионӣ, зарраҳои он метавонанд маълумоти дар хотираи кэши протсессори захирашударо вайрон кунанд. Ин дар равзанаи хеле кӯтоҳ имконпазир аст - вақти кам онро ба таври назаррас коҳиш медиҳад, яъне схемаҳои тезтар ба радиатсия бештар дучор мешаванд. Оддӣ карда гӯем, радиатсия метавонад дар ниҳоят ба нигоҳдории маълумот таъсир расонад ва худи протсессорро вайрон кунад. Ин дар шароити кори станцияи кайхонй, ракета-баранда ё зонд кобили кабул нест. Ҳеҷ кас лоиҳаи як миллион долларро зери хатар намегузорад.
Ҳамчунин хонед: Чӣ ба мо барои мустамлика кардани Миррих монеъ шуда метавонад?
Радиатсияи харобиовар
Як вактхо таъсири радиа-цияро тагьир додани худи процесси истехсолот чуброн мекард, масалан, материалхои арсениди галлий истифода мешуданд. Бо вуҷуди ин, ҳар як тағйирот хеле гарон буд. Гайр аз ин, дар заводхои махсус ба микдори кам системахои аппаратхои кайхонй сохта мешаванд. Танҳо истифодаи технологияи RHBD имкон дод, ки раванди стандартии CMOS дар истеҳсоли микросхемаҳои ба радиатсионӣ тобовар истифода шавад. Инчунин усулҳо ба монанди зиёдатии сегона истифода мешуданд, ки имкон медиҳад, ки се нусхаи якхелаи як бит ҳамеша нигоҳ дошта шаванд. Вақте ки онҳо лозиманд, беҳтаринаш интихоб карда мешавад.
Таъсири харобиовари радиатсионӣ ба системаҳои киштиҳои кайҳонӣ боре боиси нокомии миссияи Фобос-Грунти Русия гардид. Чипи WS512K32V20G24M, ки барои ҳавопаймоҳои низомӣ пешбинӣ шудааст, аз ионҳои вазнини шуоҳои кайҳонӣ осеб дидааст. Ҷараёни аз ҳад зиёд ба компютер осеб расонд ва он ба ҳолати бехатар гузашт. Ба далели мушкилоти иртиботӣ, дубора ба кор андохтан имконнопазир буд, ки боиси ворид шудани зонд ба атмосфера ва сӯхтани он гардид.
Аз ин рӯ, барои лоиҳаҳое, ки мӯҳлати хизмати дароз доранд, блокҳои воқеан устувор истифода мешаванд. Масалан, телескопи Хаббл дар аввал бо агрегати 8-битии Rockwell Autonetics DF-224 бо басомади соаташ 1,25 МГц муҷаҳҳаз карда шуда буд. Ба зудӣ маълум шуд, ки ин як идеяи бад аст ва NASA бояд раванди иваз кардани чипро бо чипи Intel гузарад. Дар соли 1993 телескоп барои дастгирии Intel 386 мутобиқ карда шуд ва дар давоми миссияи хидматрасонии 3A дар соли 1999 ҷуфт чипҳои DF-224 ва Intel 386 бо чипи Intel 486 иваз карда шуданд.
Мо дар ин чо станцияи кайхониро мисол овардем. Чунин ба назар мерасад, ки чунин сохтори калон ва мураккаб бояд дар болои киштӣ системаи хеле самаранок дошта бошад. Аммо, ин тавр нест. Маълум аст, ки компютери асосии Истгоҳи байналмилалии кайҳонӣ (ISS) дар блоки қаблан зикршуда Intel 386 кор мекунад.Асосан, ду маҷмӯи се компютер - як русӣ ва як амрикоӣ истифода мешаванд. Биёед инчунин ба киштии кайҳонии хеле навтари New Horizons, ки дар соли 2015 аз ҷониби Плутон парвоз карда, камарбанди Койперро ҳадаф қарор дода буд, бубинем. Чипи ба радиация тобовар Mongoose-V бо басомади соатии 15 МГс, ки қодир ба иҷрои вазифаҳо бо суръати 40 000 цикл дар як сония буд, барои аксари вазифаҳои ин дастгоҳ масъул буд. Иҷрои он ба кори протсессоре, ки дар он консол кор мекунад, наздик аст PlayStation.
Вақте ки мо ба киштиҳои кайҳонии хеле муосир назар мекунем, мо мебинем, ки конструкторҳо қарорҳоеро истифода мебаранд, ки аксар вақт якчанд даҳсолаҳо доранд. Чанде пеш тамоми ҷаҳон фуруд омадани ровери Curosity ба Миррихро тамошо кард. Теъдоди ками одамон тахмин карда буданд, ки дар дохили он протсессори BAE RAD750 бо суръати ҳамагӣ 200 МГс мавҷуд аст, версияи мукаммали чипи IBM PowerPC 750. Агар шумо ягон вақт компютер дошта бошед Apple, шумо шояд ин протсессорро аз силсилаи iMac медонед. Ғайр аз он, он инчунин микропросессори камсамар аз консол Nintendo Wii-ро истифода бурд. Вобаста ба талаботи кор дар шароити афзудани радиация басомади соатии он бештар аз се баробар кам карда шуд.
Мо аллакай зикр кардем, ки ровери Perseverance низ дар протсессори беш аз 20 сол пеш бароварда шуда кор мекунад. Ба ибораи дигар, ҳеҷ чиз тағйир наёфтааст ва киштиҳои кайҳонӣ, ки миллионҳо доллар арзиш доранд, микропросессорҳоеро истифода мебаранд, ки дар асри гузашта бароварда шуда буданд. Новобаста аз он ки он чӣ гуна садо медиҳад, аммо ин дуруст аст.
Ҳамчунин хонед: Фазо дар компютери шумо. 5 Беҳтарин Барномаҳои астрономӣ
Нармафзор ва компютерҳое, ки Crew Dragon, Falcon ва Starlink кор мекунанд
Мо тасмим гирифтем, ки бо истифода аз мисоли машҳури Crew Dragon, Falcon ва Starlink, муфассалтар бифаҳмем, ки чӣ ҳамчун нармафзор истифода мешавад.
Вақте ки мо номи киштии кайҳонии Crew Dragonро мешунавем, бисёриҳо дар бораи се экрани сенсорӣ ва интерфейси идоракунии кабуд фикр мекунанд, ки мо ҳангоми пахши барномаҳо дидем. Дар бораи имконпазирии идоракунии киштии кайҳонӣ бо истифода аз экранҳои сенсорӣ ба ҷои тугмаҳо, коммутаторҳо ва ҷойстикҳо ҳоло ҳам баҳсҳои зиёд вуҷуд доранд. SpaceX ин вариантро барои он интихоб карданд, ки максади онхо тавре тар-зиб кардани киштй буд, ки вай ягон назоратро талаб накунад ва дар айни замон экипаж ба харчи бештар маълумот дастрас бошад. Киштй комилан автономй аст ва ягона чизе, ки кайхоннавардон бояд идора кунанд, бо системахои дохили кабина, масалан, баландии садои системаи аудио махдуд аст. Назорати парвози киштӣ ва муҳимтарин системаҳои он аз ҷониби кайҳоннавардон бояд танҳо дар ҳолатҳои изтирорӣ анҷом дода шавад ва SpaceX бо кӯмаки худи астронавтҳо кӯшиш кард, ки беҳтарин интерфейси графикиро барои ин вазифаҳо таҳия кунад.
Аммо бояд гуфт, ки вазифахои асосии киштй бо ёрии тугмахои дар зери дисплей вокеъгардида идора карда мешаванд. Экипаж имко-нияти ба кор андохтани системам сухторхомушкуниро дорад, хангоми аз нав ба атмосфера даромадан парашютхоро кушояд, парвозро ба ISS боздоштан, ба фуромади фавкулодда аз мадор cap кардан, компютерхои борти-ро аз нав баркарор кардан ва дигар корхои фавкулоддаро ичро кардан мумкин аст. Фишанг дар зери дисплейи мобайн ба кайхоннавардон имкон медихад, ки системаи эвакуацияро ба кор андозанд. Онҳо инчунин тугмаҳое доранд, ки фармонҳои тавассути дисплейҳо воридшударо оғоз ва бекор мекунанд. Ба ин тартиб, агар кайҳоннавард фармонеро дар экран иҷро кунад ва он ноком шавад, ӯ ба ҳар ҳол имкони лағв кардани фармонро бо пахш кардани тугмаи поёни экран дорад. Возеіият ва идорашавандагии дисплейҳо инчунин дар шароити ларзиш санҷида шуданд ва дастаҳои озмоишӣ ва кайҳоннавардон дар дастпӯшакҳо ва скафандрҳои мӯҳрдор озмоишҳои сершумор анҷом доданд.
Эхтимол мухимтарин талаби системаи идоракунии ракета ва киштй, албатта, эътимоднокй бошад. Дар мавриди мушакҳои SpaceX, ин пеш аз ҳама аз ҳисоби зиёдатии система, яъне аз ҳисоби истифодаи якчанд ҷузъҳои якхела, ки якҷоя кор мекунанд ва якдигарро такрор ва пурра карда метавонанд, таъмин карда мешавад. Аз ҷумла, Falcon 9 ҳамагӣ се компютери алоҳидаи бортӣ дорад. Хар кадоми ин компютерхо маълумотро аз сенсорхо ва системахои ракета мехонад, хисобхои заруриро ичро мекунад, дар бораи амалиёти минбаъда карор кабул мекунад ва барои кабули ин карорхо фармонхо медихад. Ҳар се компютер ба ҳам пайвастанд ва натиҷаҳои бадастомада муқоиса ва таҳлил карда мешаванд.
Компютерҳо ба протсессори дугонаи PowerPC асос ёфтаанд. Боз ҳам, ҳарду ядро ҳисобҳои якхеларо иҷро мекунанд, онҳоро бо ҳамдигар муқоиса мекунанд ва мувофиқатро тафтиш мекунанд. Ҳамин тариқ, дар ҳоле ки зиёдатии сахтафзор се баробар аст, зиёдатӣ аз нармафзори ҳисоббарорӣ шаш баробар аст. Ҳамзамон, шумо метавонед компютери ноқисро ба ҳолати корӣ баргардонед, масалан, бо аз нав оғоз кардан. Агар компютери асосӣ аз кор наояд, яке аз компютерҳои боқимонда бар ӯҳда мегирад.
Дар сурати пайдо шудани мушкилот бо компютерҳо ё дигар системаҳо, тақдири миссия аз қарори системаи автономии бехатарии парвоз (AFSS) вобаста аст. Ин системаи хисоббарории борти комилан мустакил мебошад, ки дар мачмуи якчанд микроконтроллерхо (компьютерхои хурд) кор мекунад, аз датчикхо, натичахои хисобу китоб ва командахои якхела маълумотро аз компьютерхои борти кабул карда, рафти бехатарии парвозро назорат мекунад.
Барои он ки ҳама компютерҳо ҳамеша маълумоти боэътимодтарин дошта бошанд, аксари сенсорҳо, инчунин компютерҳое, ки ин маълумотро мехонанд ва сипас ба компютерҳои бортӣ мефиристанд, зиёдатӣ мебошанд. Ба хамин тарик, компютерхое, ки зерсистемахои алохидаи ракетиро (двигательхо, рульхо, соплохои маневркунй ва гайра) идора мекунанд, бо фармонхои компьютери борти такрор карда мешаванд. Ҳамин тариқ, Falcon 9 аз ҷониби як дарахти пурраи дорои ҳадди аққал 30 компютер идора карда мешавад. Дар болои дарахт компютерҳои бортӣ ҷойгиранд, ки шабакаи компютерҳои тобеъро идора мекунанд. Ҳар яке дорои канали алоқаи худро бо ҳар як компютери бортӣ алоҳида дорад. Хамин тавр хамаи командахо се маротиба ба назди у меоянд.
Аммо чи тавре ки мебинед, хамаи компютерхои борти ба микрочипхои оддй асос ёфтаанд, на микросхемахои мураккаби суперкомпьютерхои хозиразамон.
Ҳамчунин хонед: Коинот: объектҳои ғайриоддии кайҳонӣ
Ояндаи чипҳои кайҳонӣ
Истифодаи протсессорҳои нисбатан кӯҳна маънои онро надорад, ки протсессорҳои нав сохта намешаванд. Фақат, раванди эҷоди онҳо хеле мушкил аст ва вақти зиёдро мегирад. Инчунин бояд фаҳмид, ки ҳар як сохторе, ки дар кайҳон истифода мешавад, бояд ба талаботи синфи MIL-STD-883 ҷавобгӯ бошад. Ин маънои гузаштани зиёда аз 100 озмоиши аз ҷониби Вазорати дифои ИМА таҳияшуда, аз ҷумла санҷишҳои гармидиҳӣ, механикӣ, барқӣ ва дигар чипҳоро дорад. Аксари протсессорҳое, ки аз ин озмоиш гузаштаанд, танҳо аз қисми марказии пласти кремний сохта шудаанд. Сабаб дар он аст, ки дар ин ҷо камбудиҳои канорӣ эҳтимоли камтар доранд.
Рӯйхати лоиҳаҳо барои киштиҳои кайҳонии оянда, аз ҷумла, силсилаи системаҳои HPSC, ки NASA таҳия кардааст, дохил мешаванд. Тавре ки интизор мерафт, протсессорҳо бояд дар давраи солҳои 2023 ва 2024 омода бошанд. Махсулнокии онхо бояд назар ба системахои тезтаре, ки холо дар киштихои кайхонй истифода мешаванд, бештар аз 100 баробар зиёд бошад. Амрикоиҳо ба таҳияи чипҳо, ки метавонанд барои забт кардани Моҳ ва Миррих кӯмак расонанд, нигаронида шудаанд. Аммо то ҳол инҳо танҳо лоиҳаҳоянд.
Агентии кайҳонии аврупоӣ, ки муддати тӯлонӣ дар асоси меъмории кушодаи SPARK чипҳо таҳия мекунад, як каме дигарро мегирад. Навтарин чунин маҳсулот модели GR740 аз оилаи LEON4FT мебошад. Ин протсессори чоргонаи 250 МГс, ки бо адаптери шабакавии гигабитӣ ва 2 МБ кэши L1000 муҷаҳҳаз шудааст, бояд платформаи мувофиқ барои киштиҳои кайҳонӣ ва моҳвораҳои бесарнишин бошад. Мувофики хисобхои олимон конструк-ция ва характеристикахои протсессор бояд хатто баъди 300 сол хам кори муътадили онро кафолат дихад. Олимон кафолат медиҳанд, ки танҳо пас аз 250 соли кори чип ҳадди аққал як хатогӣ рух дода метавонад. Ин бовариро ба кувва ва устувории киштихои кайхонй ба вучуд меоварад, зеро парвоз ба худи хамон Миррих такрибан 300—XNUMX руз давом мекунад ва ин танхо траекторияи кулай аст. Зондҳо баъзан дар тӯли солҳо дар фазо саргардон мешаванд.
Бояд гуфт, ки соли 2017 HPE ва NASA аввалин компютери тиҷории баландсифатро дар болои мушаки SpaceX Falcon 9 ба кор андохтанд.Сервери дугонаи HPE Apollo 40 бо протсессори Intel Broadwell ва 56 Гбит/суръат. интерфейси с ба Истгоҳи байналмилалии кайҳонӣ расид. Агар ба олимон бовар кунем, иҷрои он ҳамагӣ 1 TFLOPS буд, аммо барои шароити кайҳон ин хеле зиёд буд.
Он нишон медиҳад, ки тарҳрезии микросхемаҳо барои истифода берун аз сайёраи мо то чӣ андоза душвор аст ва то чӣ андоза кор кардан лозим аст, то ҳадди аққал протсессорҳои асосии компютери хонагӣ ба даст оранд.
Аммо олимон барои ба вучуд овардани микрочипхои пуриктидортарин чидду чахд мекунанд, ки онхо на танхо ба кори аппаратхои кайхонй ёрй мерасонанд, балки инчунин аз радиация ва радиацияи кайхонй боэътимод мухофизат карда мешаванд. Шояд компютерҳои квантӣ вазъиятро тағйир диҳанд, аммо ин як қиссаи дигар аст.
Ҳамчунин хонед:
Компютерҳои оптоэлектроника/квантӣ?
20 МГс 20000000 амал дар як сония 20000 20 КГц аст.
"Ин протсессори чоргонаи 250 МГс, ки бо чипи гигабитӣ ва 2 МБ кэши LXNUMX муҷаҳҳаз шудааст."
Чӣ гуна чип?
Ин беэътиноии ман аст. Ташаккур барои огоҳӣ. Ин дар бораи адаптери шабакаи гигабитӣ буд. Онро ислоҳ кард.
"Бисёре аз шумо шояд аз он ба ҳайрат ояд, ки барои идора кардан, масалан, як истгоҳи кайҳонӣ чӣ қадар лозим аст" - Ин хеле тааҷҷубовар аст, ки компютерҳои ҳозиразамон барои иҷрои баъзе вазифаҳои оддитарин чӣ қадар захираҳо сарф мекунанд. Масалан, барои кушодани саҳифа дар Интернет, ба шумо протсессори пурқувваттар ва хотираи бештар лозим аст, назар ба идоракунии истгоҳи кайҳонӣ.