Ordenadores resistentes a la radiación

Los científicos están desarrollando ordenadores avanzados que pueden pensar mejor incluso cuando son bombardeados por la radiación espacial. Cuando tu ordenador se comporta de forma extraña, perdiendo datos, o incluso cuando se cuelga totalmente, llega a ser frustrante. Pero para un astronauta confiando en su ordenador de abordo, un mal funcionamiento del mismo puede resultar de fatales consecuencias.

Desgraciadamente, la radiación espacial puede producir estos mal funcionamientos. Cuando una partícula de gran velocidad, como los rayos cósmicos, colisiona con un circuito microscópico de un chip de un ordenador, puede provocar que se comporte de manera incorrecta. Si esos errores provocan que la nave espacial se dirija en la dirección incorrecta, podemos imaginarnos las consecuencias.

Para que esto no ocurra, la mayoría de las misiones espaciales usan chips a prueba de radiaciones. los chips “Rad-had”, son bastante diferentes a los usados en nuestros ordenadores. Por ejemplo, contienen transistores de más, que requieren de mayor energía para conmutarlos, de forma que los rayos cósmicos no pueden activarlos de una forma tan fácil. Los chips Rad-hard continuarían funcionando sin errores al recibir el impacto de un rayo cósmico mientras que los normales producirían señales erróneas e impredecibles.

La NASA utiliza en exclusiva este tipo de chips para hacer que sus ordenadores sean lo más fiable posible en el espacio. Pero estos chips hechos a medida tienen desventajas: son muy caros, consumen mucho, y son extremadamente lentos, unas 10 veces más lentos que las CPU equivalentes en el mercado.

Una de las razones por las que la NASA quiere aumentar la potencia de procesamiento de estos chips son los futuros viajes tripulados que se realizarán a la Luna. Teniendo mayor capacidad de procesamiento, ayudaría a la nave a conservar uno de sus más limitados recursos, el ancho de banda. El ancho de banda para enviar datos a la Tierra es siempre el “cuello de botella” de la información en las misiones espaciales, con una velocidad de transmisión menor que incluso los viejos módems telefónicos. Si los datos directamente medidos por las naves pudiesen ser procesados directamente en la nave, los científicos podrían recibir únicamente los resultados, ahorrando gran cantidad de ancho de banda que requieren los datos en bruto.

En la superficie de la Luna o de Marte, los exploradores podrían usar los ordenadores para analizar los datos recogidos, y rápidamente identificar las áreas de mayor interés científico. Lo mismo pasaría con los robots y los rovers.

Utilizar los potentes procesadores Pentium y PowerPC que encontramos a diario en las tiendas, podrían ayudar tremendamente, pero para hacer eso, el problema de la radiación debería ser resuelto.

La NASA ha desarrollado un proyecto llamado Environment Adaptive Fault-Tolerant Computing (EAFTC). Los investigadores trabajando en el proyecto están experimentando con formas de utilizar las CPUs de uso doméstico para las misiones espaciales.

Uno de los miembros del proyecto, Raphael Some, nos explica: “Una forma de usar las modernas CPUs en el espacio es tan simple como tener tres veces más CPUs de las que necesitas: Las tres CPUs realizarían el mismo cálculo y votarían por la solución. Si una de las CPUs ha sido corrompida por un rayo cósmico, las otras dos seguirían de acuerdo, de esta forma obtendríamos el resultado correcto.”

Esto funciona, pero es un derroche de energía, gastando electricidad y poder computacional para realizar cálculos, que la mayoría de las veces no son críticos.

“Para realizar esto de forma más inteligente, estamos desarrollando un software que mide la importancia de los cálculos”, continúa Some. “Si el cálculo es muy importante, como la navegación, las tres CPUs deberán votar. Si es menos importante, como medir los componentes químicos de una roca, solo una o dos CPUs realizarían los cálculos pertinentes.”

Esta es simplemente una de las docenas de técnicas de corrección que la EAFTC ha integrado en un único paquete. El resultado es mucho más eficiente: sin el software EAFTC, un ordenador doméstico necesita una redundancia del 100-200% para protegerse de los errores causados por la radiación. (100% de redundancia significa 2 CPUs, 200% significa 3) Con la EAFTC funcionando en una CPU, solo se necesita una redundancia del 15-20% en la misma escala de protección. Todo ese ahorro en CPU puede ser reencaminado a otras tareas más productivas.

“La EAFTC no va a reemplazar las CPUs rad-hard”, comenta Some. “Algunas tareas, como el soporte de vida, son tan importantes que siempre queremos que sean procesados por chips con protección anti-radiación. “

El primer test del EAFTC será abordo del satélite llamado Space Technology 8 (ST-8). Parte del New Millennium Program. El satélite ST-8 pondrá a prueba nuevas tecnologías espaciales, como el EAFTC, haciendo posible su uso en futuras misiones. El satélite será lanzado en el año 2009, y atravesará el cinturón de Van Allen durante sus órbitas elípticas, comprobando si este sistema funciona en ambientes espaciales de alta radiación.

¡Si todo va como se espera, las futuras sondas espaciales viajarán a lo largo del Sistema Solar usando los mismos chips que usamos en nuestras casas!

Fuente: Sondas Espaciales