A NASA está desenvolvendo um novo e poderoso chip de computador projetado para aumentar significativamente a inteligência e o desempenho de futuras espaçonaves. Através de uma parceria comercial, o projeto está criando tecnologia de processamento avançada capaz de ajudar naves espaciais a operar de forma mais independente durante missões longe da Terra.
O projeto High Performance Spaceflight Computing da NASA visa melhorar as capacidades de computação das espaçonaves usadas na exploração espacial. As missões atuais dependem de processadores mais antigos porque são resistentes o suficiente para sobreviver aos extremos do espaço. Embora esses chips sejam confiáveis, eles não possuem o desempenho necessário para missões mais complexas.
A agência afirma que os novos e muito mais poderosos processadores são importantes para futuras espaçonaves autônomas, análises científicas a bordo mais rápidas e apoio aos astronautas durante missões à Lua e a Marte.
“Este novo sistema multi-core baseia-se no legado dos processadores espaciais anteriores, é tolerante a falhas, flexível e de desempenho extremamente alto”, disse Eugene Schwanbeck, gerente de elementos do programa Game Changing Development da NASA no Langley Research Center da agência em Hampton, Virgínia. “A busca da NASA pela computação para voos espaciais é um triunfo de conquistas técnicas e colaboração.”
O processador resistente à radiação enfrenta testes extremos
No centro do projeto está um novo processador resistente à radiação projetado para fornecer 100 vezes o poder de processamento dos computadores espaciais atuais, enquanto sobrevive às duras condições do espaço. Engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, no sul da Califórnia, estão conduzindo uma ampla gama de testes projetados para simular essas condições.
“Estamos testando esses novos chips realizando testes de radiação, térmicos e de choque, e avaliando seu desempenho por meio de uma rigorosa campanha de testes funcionais”, disse Jim Butler, gerente de projeto de Computação Espacial de Alto Desempenho do JPL.
Para se qualificar para voos espaciais, um processador deve suportar intensa radiação eletromagnética e flutuações extremas de temperatura que podem danificar os componentes eletrônicos. Partículas de alta energia do Sol e do espaço profundo também podem causar erros de computador que forçam a espaçonave a entrar no “modo de segurança”, desligando temporariamente sistemas não essenciais até que os engenheiros possam resolver o problema.
A NASA também está testando como o chip lida com os desafios de pousar em um planeta.
“Para simular o desempenho no mundo real, usamos cenários de pouso de alta fidelidade de missões reais da NASA, que normalmente exigem hardware de alta potência para processar grandes quantidades de dados de sensores de pouso”, disse Butler. “É um momento emocionante para trabalharmos no hardware que permitirá à NASA dar os próximos saltos gigantescos.”
Os testes no JPL começaram em fevereiro e devem continuar por vários meses. Os primeiros resultados foram muito encorajadores. Segundo a NASA, o processador está funcionando corretamente e demonstrou um nível de desempenho cerca de 500 vezes maior do que os chips resistentes à radiação usados atualmente em espaçonaves.
A equipe também marcou o início dos testes com um momento simbólico ao enviar um e-mail intitulado “Hello Universe”, uma referência às famosas mensagens introdutórias usadas nos primórdios da programação de computadores.
Nave espacial de inteligência artificial e voo espacial profundo
O processador está sendo desenvolvido em conjunto pela JPL e pela Microchip Technology Inc., com sede em Chandler, Arizona. A empresa trabalha com a NASA por meio de uma parceria comercial, e amostras dos chips já foram entregues a parceiros de defesa e aeroespaciais comerciais.
Espera-se que esta tecnologia desempenhe um papel importante no futuro das espaçonaves autônomas. Com inteligência artificial integrada, a espaçonave pode responder a situações inesperadas em tempo real, quando atrasos na comunicação tornam o controle humano impraticável. O chip também poderia ajudar as missões no espaço profundo a processar, armazenar e transmitir de forma mais eficiente grandes quantidades de dados científicos de volta à Terra.
A NASA diz que o processador poderá eventualmente suportar missões tripuladas à Lua e a Marte.
Um pequeno processador com enorme poder de processamento
O dispositivo é conhecido como system-on-a-chip (ou SoC), o que significa que ele combina os principais componentes de um computador em uma unidade única e compacta. O processador inclui unidades centrais de processamento, descarregamentos de computação, sistemas de rede avançados, memória e interfaces de E/S.
Os SoCs são amplamente utilizados em smartphones e tablets porque são compactos e economizam energia. No entanto, a versão da NASA foi concebida para sobreviver durante anos no espaço profundo, viajando potencialmente milhões (ou mesmo milhares de milhões) de quilómetros da Terra sem manutenção ou reparação.
Assim que o processador for certificado para uso no espaço, a NASA planeja integrá-lo em uma ampla gama de missões, incluindo orbitadores, rovers planetários, sondas espaciais profundas e habitats tripulados.
A tecnologia também pode beneficiar a Terra. A Microchip planeja adaptar o processador para indústrias como aviação e automotiva.
Colaboração entre NASA e indústria
O projeto é gerenciado pelo programa Game Changing Development (GCD) do Space Technology Office da NASA Langley. Os programas GCD e JPL, administrados pelo Cal Institute of Technology em Pasadena, Califórnia, supervisionaram o processo de desenvolvimento desde o planejamento da missão e pesquisa industrial até a entrega final.
A NASA JPL selecionou a Microchip como parceira em 2022, e a empresa financiou sua própria pesquisa e desenvolvimento do processador.
