Missões de computadores espaciais demonstram proteção mais rápida e fácil contra radiação espacial
A Hewlett Packard Enterprise de Spring, Texas, trabalhou com o Ames Research Center para enviar um computador ao espaço que foi endurecido contra radiação com software. Agora, a abordagem está tornando o endurecimento rápido e de baixo custo contra radiação disponível para empresas espaciais comerciais, permitindo o uso de computadores de ponta no espaço.
Quando a Hewlett Packard Enterprise Co. (HPE) enviou um computador de alto desempenho não modificado para a Estação Espacial Internacional em 2017, nenhum especialista em computadores pensou que duraria uma semana. Mais de um ano e meio depois, o Spaceborne Computer-1 retornou para casa, tendo operado com sucesso durante toda a sua missão.
“Ninguém na indústria aeroespacial pensou que isso iria funcionar”, disse Mark Fernandez, agora investigador principal do Spaceborne Computer-2 na HPE, sediada em Spring, Texas. “A maior expectativa de vida declarada publicamente para o Spaceborne-1 foi de quatro dias, porque não fizemos nada com o hardware.”
Computadores inalterados e prontos para uso não duram muito no espaço devido à radiação da qual a atmosfera nos protege na Terra. Quando partículas de alta energia ou fótons atingem microchips, eles podem alterar a voltagem em transistores próximos, corrompendo dados, mudando o comportamento do computador e, eventualmente, destruindo seus componentes eletrônicos.
A solução foi o endurecimento por radiação: os componentes eletrônicos de um computador comercial são montados em placas isolantes em vez de semicondutores convencionais e protegidos por uma camada protetora, em um longo processo que, segundo Fernandez, “leva 10 anos e milhões de dólares”.
Como resultado, computadores resistentes à radiação “geralmente estão várias gerações atrás do estado atual da arte”, disse Rupak Biswas, diretor de tecnologia de exploração no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício da Califórnia, que propôs a primeira missão Spaceborne Computer. Enquanto isso, ele disse, conforme a NASA envia astronautas para mais longe da Terra, aumentando o tempo de atraso para transmissões, a agência vai querer mais poder de computação a bordo de sua espaçonave. “Então a ideia era, e se pegássemos um de nossos processadores de última geração, colocássemos no espaço, víssemos o que a radiação faz com ele e usássemos software para corrigir esses erros, em vez de depender do hardware?”
A NASA contatou a Silicon Graphics International, uma empresa que havia construído supercomputadores para a Ames, onde Fernandez era um dos diretores de tecnologia. A HPE adquiriu a SGI pouco tempo depois. Naquela época, Fernandez já estava desenvolvendo um software que monitoraria todos os componentes de um computador e o deixaria mais lento gradualmente quando qualquer comportamento saísse dos parâmetros operacionais normais, evitando danos.
Quando a abordagem funcionou, não foram apenas a HPE e a NASA que ficaram satisfeitas. “Ouvir Mark dizer que essa coisa funcionou muito bem, quando não havia um consenso pequeno de que não era nada mais do que um risco de incêndio, foi muito encorajador para nós, que isso seria algo que poderíamos fazer”, disse Rick Ward, fundador e diretor de tecnologia da OrbitsEdge Inc. A startup recente estava fazendo seus próprios planos para colocar computadores de ponta no espaço sem
o endurecimento tradicional por radiação.
Após o sucesso da HPE, a OrbitsEdge está tornando o sistema Edgeline da HPE o coração de um de seus satélites SatFrame. Desenvolvido enquanto o Spaceborne Computer-1 estava na estação espacial, o Edgeline é um sistema robusto destinado a fornecer poder de processamento em campo e agora está na estação como Spaceborne Computer-2. A OrbitsEdge assinou um acordo para usar o Edgeline 8000 em seu satélite de 1.000 watts, que provavelmente será desenvolvido após uma ou duas versões menores, e a empresa já comprou várias unidades para desenvolvimento.
A HPE disse que várias outras empresas espaciais comerciais também estão considerando seus sistemas reforçados por software para uso no espaço. Enquanto isso, a empresa está trabalhando com a NASA para fornecer a primeira computação comercial de alta potência no espaço, abrindo o Spaceborne Computer-2 para trabalhar para clientes pagantes, um serviço que espera oferecer em breve.
O Spaceborne Computer 2, atualmente na Estação Espacial Internacional, compreende um servidor ProLiant DL360 e um servidor Edgeline 4000, ambos da Hewlett Packard Enterprise (HPE). Crédito: Hewlett Packard Enterprise Co.
O Edgeline 8000 foi projetado para funcionar em ambientes hostis na Terra. Pelo menos uma empresa agora planeja enviar o servidor para a órbita. Crédito: Hewlett Packard Enterprise Co.
Após o sucesso das missões Spaceborne Computer, a empresa OrbitsEdge decidiu usar o HPE Edgeline 8000 em um de seus modelos de satélite SatFrame. Crédito: OrbitsEdge Inc.