Projekt High Performance Spaceflight Computing od agentury NASA má za cíl dramaticky zlepšit výpočetní kapacity kosmické techniky. Kosmické mise potřebují procesory, které dokáží odolat drsnému kosmickému prostředí. Používají proto čipy vyvinuté před mnoha lety, které jsou odolné a spolehlivé. Jenže vylepšené čipy začínají být potřeba, aby umožnily rozvoj autonomních sond, urychlily tempo vědeckých objevů prostřednictvím rychlejší analýzy dat, či podpořily astronauty na misích k Měsíci či Marsu.

„Tento nový vícejádrový systém, navazující na tradici předchozích kosmických procesorů, je odolný proti poruchám, flexibilní a vyznačuje se mimořádně vysokým výkonem,“ popisuje Eugene Schwanbeck, programový manažer z programu NASA Game Changing Development z Langleyho střediska v Hamptonu ve Virginii a dodává: „Závazek NASA posunout vývoj palubní výpočetní kapacity je triumfálním technickým úspěchem a výsledkem spolupráce.“ Centrálním bodem projektu High Performance Spaceflight Computing je nový radiačně odolný a vysoce výkonný procesor, který byl navržen, aby poskytl stonásobek výpočetní kapacity současných kosmických počítačů a zároveň si udržel odolnost proti zástupu výzev a překážek spojených s kosmickým prostorem. Experti z Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii již provedli řadu testů, při kterých tyto náročné podmínky napodobovali.

„Tyto nové čipy podrobujeme náročným zkouškám, při nichž provádíme radiační, teplotní a rázové testy a zároveň hodnotíme jejich výkonnost v rámci rozsáhlé série funkčních testů,“ popisuje Jim Butler, projektový manažer programu High Performance Space Computing z JPL. Procesor musí zvládnout velké množství zkoušek, aby prokázal, že dokáže odolat nástrahám kosmického letu včetně elektromagnetického záření, extrémních výkyvů teplot, přičemž oba jmenované faktory mohou poškodit elektroniku. Vysokoenergetické částice ze Slunce a mezihvězdného prostoru mohou způsobit chyby a poslat sondu do tzv. „bezpečného režimu“, ve kterém jsou vypnuty všechny systémy kromě těch životně důležitých, dokud pozemní týmy závadu na dálku nevyřeší.

S přistáním na kosmických tělesech jsou spojeny další jedinečné výzvy. „Abychom simulovali reálný výkon, využíváme vysoce věrné scénáře přistání ze skutečných misí NASA, u nichž by zpracování obrovského množství dat z přistávacích senzorů obvykle vyžadovalo výkonný hardware,“ vysvětluje Jim Butler a dodává: „Je pro nás úžasné pracovat na hardwaru, který umožní agentuře NASA nové velké skoky.“ Zkoušky na JPL, které začaly v únoru, sice budou probíhat několik měsíců, ale dosavadní výsledky vypadají zajímavě. Procesor funguje tak, jak byl navržen a vykazuje až 500× vyšší výkon než aktuálně používané radiačně odolné čipy. Jako symbolický milník poslal tým na začátku testování e-mail s předmětem „Hello Universe“ – což je odkaz na testovací zprávu, která byla populární v počátcích vývoje počítačů.

Výrobu procesoru v rámci programu High Performance Spaceflight Computing vyrobila společnost Microchip Technology Inc., se sídlem v arizonském Chandleru, přičemž na vývoji procesoru se podílela jak JPL, tak i jmenovaná firma i další komerční partneři NASA. V rámci předběžného přístupu byly vzorky poskytnuty partnerům ze širšího komerčního kosmického i obranného sektoru. Nová technologie má umožnit autonomním sondám používat umělou inteligenci pro řešení komplexních situací v reálném čase a v prostředí, kde lidské zapojení není možné. Nový procesor pomůže misím do hlubšího kosmického prostoru analyzovat, ukládat a přenášet velké objemy dat na Zemi, čímž se urychlí tempo vědeckých objevů. Mohl by pomoci i při pilotovaných výpravách na Měsíc a Mars.

Tento procesor, známý jako systém na čipu (neboli SoC = system-on-a-chip), se vejde do dlaně a obsahuje všechny klíčové součásti počítače, jako jsou centrální procesorové jednotky, výpočetní akcelerátory, pokročilé síťové jednotky, paměť a vstupně-výstupní rozhraní. SoC jsou kompaktní a energeticky efektivní a proto se běžně uplatňují v chytrých telefonech a tabletech. Ovšem pouze SoC, které testuje JPL, jsou postavené tak, aby vydržely roky provozu, miliony (a možná i miliardy) kilometrů od nejbližšího servisu, přičemž musí odolávat podmínkám, jaké by ani nejdrsnější domácí uživatel nedokázal napodobit.

Jakmile dojde k certifikaci nové technologie pro kosmické lety, začne NASA tento čip zapracovávat do výpočetního hardwaru mnoha různých misí – od družic obíhajících Zemi, přes rovery na planetárních površích, až po habitaty posádky a sondy do hlubšího vesmíru. Technologie bude firmou Microchip Technology Inc. adaptována pro pozemní aplikace, jako je letectví, či výroba automobilů. Všestrannost programu High Performance Spaceflight Computing podporuje pokroky NASA v kosmickém průzkumu při poskytování transformativních nástrojů pro bezpočet oborů na Zemi.

Projekt sídlí na Langleyho středisku a je spravován programem přelomových technologií (GCD = Game Changing Development program), který spadá pod ředitelství misí kosmických technologií NASA. Program GCD a JPL, divize Kalifornského technologického institutu (Caltech) v Pasadeně v Kalifornii, vedly komplexní vývoj technologie High Performance Spaceflight Computing pro kosmické lety, a to prostřednictvím vypracování požadavků na misi, financování studií prováděných průmyslovými subjekty a řízení celého životního cyklu projektu až po jeho realizaci. NASA JPL si v roce 2022 vybrala společnost Microchip jako partnera a tato společnost financovala vlastní výzkum a vývoj procesoru.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/05/1-photolab-hpsc-processor.jpg