La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) está desarrollando un nuevo chip informático de alto rendimiento reforzado contra la radiación que se espera que cambie por completo la forma en que operan las futuras sondas en el espacio profundo. Este procesador fue construido conjuntamente por la NASA y socios comerciales para permitir que las naves espaciales procesen datos a altas velocidades en entornos alejados de la Tierra y logren una toma de decisiones autónoma hasta cierto punto.
Este proyecto es parte del programa "Computación de vuelos espaciales de alto rendimiento" de la NASA, cuyo objetivo es mejorar significativamente las capacidades informáticas a bordo de las naves espaciales utilizadas para misiones de exploración. La mayoría de las naves espaciales actualmente en servicio dependen de procesadores a nivel de plataforma más antiguos pero altamente confiables que son capaces de operar en entornos espaciales hostiles durante mucho tiempo. Sin embargo, el rendimiento de estos chips ha resultado complicado para satisfacer las necesidades de la próxima generación de misiones al espacio profundo. La NASA señala que los procesadores más avanzados son una base clave para lograr un alto grado de autonomía de las naves espaciales, acelerar el análisis de datos científicos a bordo y respaldar futuras misiones tripuladas a la Luna y más allá.
La NASA dijo que esta nueva generación de sistema multinúcleo logra aún más tolerancia a fallas, flexibilidad y alto rendimiento al tiempo que continúa la confiabilidad de los procesadores de nivel espacial anteriores. El responsable relevante enfatizó que el avance de la tecnología informática de vuelos espaciales no es solo un avance de ingeniería, sino también el resultado de una colaboración profunda entre la NASA y la industria.
El núcleo del proyecto es un procesador resistente a la radiación especialmente reforzado para el entorno espacial. Su objetivo es soportar las duras condiciones espaciales y al mismo tiempo proporcionar hasta 100 veces más potencia informática en comparación con las computadoras actuales para vuelos espaciales. Para verificar su fiabilidad, el equipo de ingeniería del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en California, EE.UU., está realizando pruebas de alta intensidad en el chip, simulando entornos como la radiación del espacio profundo, diferencias extremas de temperatura y choques violentos.
Según los requisitos de las aplicaciones espaciales, este tipo de procesador debe soportar radiación de partículas de alta energía, golpes mecánicos severos y grandes cambios de temperatura. Estos factores pueden dañar los componentes electrónicos de precisión. Las partículas de alta energía del sol y del espacio profundo también pueden causar errores de cálculo, lo que obliga a la nave espacial a entrar en "modo seguro", apagando sistemas no críticos mientras los ingenieros terrestres solucionan el problema. Para ello, la NASA también examinó específicamente el rendimiento del chip en entornos complejos de aterrizaje en estrellas.
Durante el proceso de prueba, el equipo de ingeniería utilizó datos de escenas de aterrizaje de alta precisión de misiones reales para realizar una prueba "práctica" del chip. Estos escenarios suelen requerir hardware de alta potencia para procesar cantidades masivas de datos de sensores de aterrizaje en tiempo real. Los líderes del proyecto dicen que es un momento emocionante para participar en el desarrollo de este tipo de hardware porque proporcionará la base informática para el "próximo gran salto" de la NASA. Las pruebas del procesador en el JPL comenzaron en febrero y se espera que duren varios meses, y los resultados preliminares muestran que el chip está funcionando como se esperaba, con aproximadamente 500 veces el rendimiento de los procesadores resistentes a la radiación que se utilizan actualmente en las naves espaciales.
Al inicio de las pruebas, el equipo marcó la ocasión con un correo electrónico con el asunto "Hola Universo", un guiño a la clásica tradición de "hola mundo" de la era informática temprana.
El procesador fue desarrollado por JPL en asociación con Microchip Technology Inc, con sede en Chandler, Arizona. Las primeras versiones del chip se han distribuido a socios aeroespaciales comerciales y de defensa para la verificación y evaluación temprana de las aplicaciones.
La NASA dijo que se espera que las tecnologías relacionadas permitan que las futuras naves espaciales autónomas utilicen inteligencia artificial a bordo para responder a emergencias en tiempo real en entornos lejanos de la Tierra y con grandes retrasos en las comunicaciones, y tomar decisiones de forma independiente cuando los humanos no puedan intervenir rápidamente. Además, este procesador ayudará a las misiones al espacio profundo a completar el rápido análisis, almacenamiento y devolución de datos científicos de manera más eficiente, y proporcionará un potente soporte informático a bordo para futuras misiones tripuladas como la Luna y Marte.
Desde un punto de vista arquitectónico, se trata de un "System-on-a-Chip" (SoC), que integra los componentes centrales de una computadora en un chip que se puede colocar en la palma de la mano. Integra una unidad central de procesamiento, una unidad de aceleración informática dedicada, un sistema de red avanzado, memoria y varias interfaces de entrada/salida. Los SoC ya son muy comunes en teléfonos inteligentes y tabletas y se utilizan ampliamente en la electrónica de consumo debido a su pequeño tamaño y alta eficiencia energética. La diferencia es que el chip que JPL está probando está diseñado específicamente para misiones de larga duración en el espacio profundo y puede funcionar de manera confiable durante años en entornos hostiles a millones o incluso miles de millones de millas de distancia de cualquier equipo de reparación.
Una vez que la tecnología esté certificada para vuelos espaciales, la NASA planea implementarla en múltiples tipos de misiones, incluidos satélites de observación de la Tierra, vehículos de exploración de superficies planetarias, módulos tripulados y varios tipos de naves espaciales en el espacio profundo. Microchip Technology también planea ampliar la aplicación de esta tecnología a las industrias terrestres, como la aviación y la fabricación de automóviles, para proporcionar a estas industrias plataformas integradas con mayor confiabilidad y potencia informática.
El proyecto está gestionado por el Centro de Investigación Langley de la NASA y es parte del programa Game Changing Development (GCD) de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial. El programa GCD, junto con el JPL administrado por Caltech, está haciendo avanzar esta tecnología desde los primeros requisitos de la misión y las etapas de investigación industrial hasta el desarrollo y la entrega concretos. La NASA JPL seleccionó oficialmente a Microchip Technology como socio en 2022, y este último también invirtió sus propios recursos de I+D para promover el diseño y la implementación del procesador.