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 parcerias comerciais, o programa está a criar tecnologias de processamento avançadas que podem ajudar as naves espaciais a operar de forma mais independente em missões distantes da Terra.
O Programa de Computação de Voo Espacial de Alto Desempenho da NASA dedica-se a melhorar as capacidades de computação das naves espaciais utilizadas na exploração espacial. As missões atuais dependem de processadores mais antigos porque são duráveis o suficiente para sobreviver às condições extremas do espaço. Embora esses chips fossem confiáveis, eles não tinham o desempenho necessário para tarefas mais avançadas.
A agência disse que processadores mais novos e mais poderosos são essenciais para futuras espaçonaves autônomas, análises científicas mais rápidas a bordo e apoio aos astronautas durante missões à Lua e a Marte.
“Este novo sistema multi-core baseia-se em processadores espaciais anteriores e é tolerante a falhas, flexível e de desempenho extremamente alto”, disse Eugene Schwanbeck, gerente do Programa de Desenvolvimento para Mudança de Jogo no Centro de Pesquisa Langley da NASA em Hampton, Virgínia. “O compromisso da NASA com o avanço da computação em voos espaciais é um triunfo de conquistas técnicas e colaboração.”
Processadores resistentes à radiação enfrentam testes extremos
O núcleo do projeto é um novo processador resistente à radiação que possui 100 vezes o poder de computação dos computadores espaciais atuais e pode sobreviver no ambiente espacial hostil. Engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, no sul da Califórnia, estão conduzindo uma série de testes projetados para simular essas condições.
“Estamos conduzindo testes de radiação, térmicos e de choque nesses novos chips, bem como avaliando seu desempenho por meio de rigorosas campanhas de testes funcionais”, disse Jim Butler, gerente de programa de computação espacial de alto desempenho do JPL.
Para se qualificarem para voos espaciais, os processadores devem ser capazes de suportar intensa radiação eletromagnética e fortes oscilações de temperatura que podem danificar equipamentos eletrônicos. Partículas de alta energia do Sol e do espaço profundo também podem desencadear erros no computador, forçando 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 pode lidar com os desafios do pouso planetário.
“Para simular o desempenho no mundo real, estamos usando cenários de pouso de alta fidelidade de missões reais da NASA, que normalmente requerem hardware com uso intensivo de energia para processar grandes quantidades de dados de sensores de pouso”, disse Butler. “Este é um momento emocionante para nós, enquanto trabalhamos para desenvolver o hardware que permitirá à NASA dar o próximo salto gigante”.
Os testes no Laboratório de Propulsão a Jato começaram em fevereiro e devem durar vários meses. Os primeiros resultados são muito encorajadores. De acordo com a NASA, o processador está operando conforme o esperado e tem um nível de desempenho aproximadamente 500 vezes maior do que os wafers endurecidos contra radiação usados atualmente em espaçonaves.
A equipe também marcou o início do teste enviando um e-mail intitulado “Hello Universe”, uma referência a uma famosa mensagem introdutória usada nos primórdios da programação de computadores.
Naves espaciais alimentadas por inteligência artificial e missões no espaço profundo
O processador foi desenvolvido em conjunto pela JPL e Microchip Technology Inc. em Chandler, Arizona. A empresa está trabalhando com a NASA por meio de parcerias comerciais, e amostras de chips foram compartilhadas com parceiros de defesa e aeroespaciais comerciais.
Espera-se que a tecnologia desempenhe um papel importante nas futuras espaçonaves autônomas. Com inteligência artificial a bordo, as naves espaciais podem responder instantaneamente a situações inesperadas 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 também poderá eventualmente suportar missões tripuladas à Lua e a Marte.
Processador pequeno com poderoso poder de computação
O dispositivo é chamado de sistema em chip (ou SoC), o que significa que combina os componentes básicos de um computador em uma unidade compacta. O processador inclui uma unidade central de processamento, descarregamento computacional, sistemas de rede avançados, memória e interfaces de entrada/saída.
Os SoCs são amplamente utilizados em smartphones e tablets porque são compactos e energeticamente eficientes. No entanto, a versão da NASA foi projetada para sobreviver no espaço profundo durante anos, potencialmente voando milhões (ou mesmo bilhões) de quilômetros da Terra sem precisar de manutenção ou reparos.
Assim que o processador for certificado para uso espacial, a NASA planeja integrá-lo em uma variedade de missões, incluindo orbitadores terrestres, rovers planetários, sondas espaciais profundas e habitats humanos.
A tecnologia também pode trazer benefícios ao planeta. A Microchip planeja usar o processador em indústrias como aeroespacial e automotiva.
NASA faz parceria com a indústria
O programa é gerenciado pelo programa Game Changing Development (GCD) da Diretoria de Missões de Tecnologia Espacial Langley da NASA. O programa GCD e o Laboratório de Propulsão a Jato (gerenciado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia) supervisionam 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, com a empresa financiando seus próprios esforços de desenvolvimento de processadores.
