خیز ناسا برای ساخت نسل بعدی پردازنده‌های فضایی؛ ۱۰۰ برابر قوی‌تر و مقاوم در برابر تشعشع

ناسا در همکاری جدیدی با شرکت Microchip Technology قصد دارد نسل آینده پردازنده‌های فضایی را با قدرتی ۱۰۰ برابر بیشتر از تراشه‌های فعلی توسعه دهد. این سیستم‌ روی چیپ (SoC) که برای مقاومت در برابر تشعشعات کیهانی طراحی شده‌، نقشی حیاتی در ماموریت‌های طولانی‌مدت ماه و مریخ و همچنین کاربردهای تجاری در مدار زمین ایفا خواهد کرد.

برخلاف سیستم‌های گیمینگ یا GPUهای مورد استفاده در هوش مصنوعی، مهم‌ترین ویژگی پردازنده‌های مورد استفاده در صنایع هوافضا نه قدرت خام، بلکه توانایی عملکرد صحیح در شرایط عملیاتی سخت است. شرایطی که از فشارهای مکانیکی تا تشعشعات کیهانی را در بر می‌گیرد.

ناسا به‌تازگی از همکاری خود با شرکت Microchip Technology Inc برای ساخت نسل آینده پردازنده‌های فضاپیماها خبر داده است. این پروژه که «محاسبات فضایی با عملکرد بالا» یا HPSC نام دارد، با هدف توسعه یک SoC کلید خورده است که می‌تواند ظرفیت پردازشی معادل ۱۰۰ برابر پردازنده‌های فضایی کنونی را ارائه دهد.

به گفته آژانس فضایی آمریکا، این تراشه‌ها در دو نسخه عرضه خواهند شد. یک نسخه «مقاوم در برابر تشعشع» (radiation-hardened) که مختص ماموریت‌های اعماق فضا، مدارهای زمین‌آهنگ و سفرهای طولانی‌مدت به ماه، مریخ و فراتر از آن است؛ و یک نسخه «تحمل‌کننده تشعشع» (Radiation-tolerant) که برای ماهواره‌های مدار پایین زمین (LEO) و کاربردهای تجاری بهینه‌سازی شده است.

معماری هوشمند و مدیریت انرژی

این SoC جدید، قابلیت‌های پردازشی و شبکه‌ای را در یک قطعه واحد ترکیب می‌کند که نتیجه آن، کاهش هزینه‌ها، پیچیدگی کمتر و بهره‌وری بالاتر انرژی خواهد بود. نکته حائز اهمیت در این تراشه، بهره‌گیری از یک معماری انعطاف‌پذیر است که به اپراتورها اجازه می‌دهد در زمان‌هایی که نیاز به ذخیره انرژی است، بخش‌های غیرضروری تراشه را خاموش کنند.

ناسا پیش از این نیز سابقه خاموش کردن انتخابی تجهیزات در فضاپیماهای دوردست را داشته است. به‌عنوان مثال، در کاوشگر ۵۰ ساله «وویجر ۱» که در سال ۲۰۱۲ از منظومه شمسی خارج شد، پس از افت غیرمنتظره سطح انرژی، دانشمندان مجبور به خاموش کردن بعضی زیرسیستم‌ها شدند.

پردازش خودمختار در مریخ و فراتر از آن

یکی دیگر از ویژگی‌های این تراشه‌ها، قابلیت اتصال چندین واحد پردازشی به یکدیگر از طریق فناوری اترنت پیشرفته است. این قابلیت به فضاپیماهای ناسا قدرت پردازشی عظیمی می‌بخشد و امکان خودمختاری بالایی را برای آن‌ها فراهم می‌کند. با این فناوری، یک مریخ‌نورد می‌تواند به‌صورت مستقل سرعت حرکت خود در مسیرهای ناهموار را تعیین کرده یا تصاویر ثبت‌شده را بدون نیاز به ارسال به زمین تحلیل کند.

مشابه این فناوری را پیش‌تر در مریخ‌نورد Perseverance دیده‌ایم که با ترکیب داده‌های ماهواره‌ای ناسا، دوربین پانورامای خود و یک پردازنده اسنپدراگون ۸۰۱ کوالکام، توانست با مقایسه اطلاعات فضا و مشاهدات میدانی، موقعیت خود را با دقت بسیار بالایی روی سیاره سرخ تشخیص دهد.

در همین رابطه بخوانید:

- ترانزیستورهای معیوب، ماموریت ۵ میلیارد دلاری ناسا را تا آستانه شکست کشاندند

استفاده در کاربردهای تجاری

به گفته ناسا، فناوری توسعه‌یافته در این پروژه در نهایت به کاربردهای زمینی نیز راه پیدا کند. این آژانس فضایی معتقد است که این تراشه‌ها می‌توانند در حوزه‌هایی نظیر «پهپادها، شبکه‌های انرژی، تجهیزات پزشکی، خدمات ارتباطی، هوش مصنوعی و انتقال داده» تحول ایجاد کنند.

انتقال تکنولوژی از کاربردهای فضایی اتفاق جدیدی نیست. طبق اعلام آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا (JPL)، بسیاری از فناوری‌هایی که امروزه به‌طور روزمره استفاده می‌کنیم، از جمله دوربین گوشی‌های هوشمند، دستگاه‌های سی‌تی اسکن، لامپ‌های LED، سیستم‌های تصفیه آب و هدفون‌های بی‌سیم، در ابتدا برای اکتشافات فضایی ساخته شده بودند.