Curiosity poganja stara in preizkušena strojna oprema

V zadnjih dneh je spričo uspešnega pristanka na Marsu rover Curiosity deležen obilo pozornosti. Ves svet je napeto spremljal priletno manevriranje in kasneje občudoval prve barvne posnetke, ki jih je posnel. Danes si bomo pogledali, kakšna računalniška oprema poganja Curiosity.

Ob obilici slabe programske opreme, ki poganja najrazličnejše naprave in krmili razne postopke, so vesoljska plovila poleg letal primer zgledne tehnologije. Znano je, da se v njih skrivajo stari in preizkušeni procesorji in ostale komponente. Razlogov za to je več. Običajno so ti odpornejši na vesoljske pogoje, kjer morajo kljubovati vročini, mrazu in sevanju. Poleg tega je ta oprema preizkušena in izpiljena do konca, pisanje novih programov za novejše verzije pa bi stalo nepredstavljive vsote denarja in ne bi prineslo pomembnih prednosti.

Raketoplani Space Shuttle so sprva uporabljali Intelove procesorje 8086 in kasneje znamenite 386. Krmilni program je obsegal manj kot megabajt. Še bolj primitivna je ruska kapsula Sojuz, ki jo poganjajo procesorji Argon-16 s 6 kB pomnilnika. Tako opremljena je letela več kot tri desetletja, Rusi pa so šele v zadnjem času začeli nadgradnje. Razvoj roverja Curiosity je stekel leta 2004 in temu primerna je tudi strojna oprem - novejša, a še vedno daleč od današnje potrošne elektronike.

Marsikoga bo začudila ločljivost kamer na Curiosityju, ki zmorejo vsega dva megapiksla. Danes se to zdi neverjetno malo, a leta 2004, ko je bil strojni del roverja sprojektiran, je bila to zelo spodobna količina. Specifikacije se vmes niso spreminjale in rover je ostal takšen, kot je bil predviden. Dodatne pomisleke je sprožilo podatkovno ozko grlo. Curiosity zmore na Zemljo prek glavnega kanala, to so UHF-antene, poslati okrog 250 MB podatkov na dan. To je treba razdeliti med vse instrumente, zato ni nobene potrebe po pretiravanju z ločljivostjo posnetkov. Še en razlog je skupen dizajn, saj ima Curiosity štiri kamere, ki so namenjene snemanju različnih stvari in imajo različno optiko, a je platforma zaradi lažjega in cenejšega testiranja na vseh enaka. Tudi to je bilo treba najti kompromis.

Centralni procesor prav tako ni nikakršen presežek, če ga primerjamo v surovi moči z domačimi računalniki, a mu to niti ni treba biti. Njegove naloge so specializirane, delovni pogoji pa unikatni. Zato Curiosity poganja PowerPC RAD750, ki je posebej odporen na ekstremne temperature (delovno območje -55 °C do 125 °C), sevanje (do 1000 grejev). Procesor ima 10 milijonov tranzistorjev (tipičen Core i7 jih ima več kot 700 milijonov), je grajen v 250 nm-tehnologiji (večja litografija je robustnejša), tiktaka z 200 MHz in zmore okoli 200 MIPS. Curiosity ima dva računalnika s takim procesorjem, ki imata poleg tega še 2 GB flasha in 256 MB RAM-a. NASA ima v pogodbi z dobaviteljem zapisano, da se tolerira en izredni dogodek (ki terja intervencijo) na 15 let. Procesor mora sicer ves čas delovati brez napak, "modrih zaslonov" in ostalih težav. Spirit in Opportunity imata sorodni RAD6000, ki je še 10-krat šibkejši in z osemkrat manj pomnilnika. Povprečen pametni telefon danes je nekaj desetkrat zmogljivejši.

Zmogljivosti capljajo tako daleč zato, ker je razvoj počasen in drag. Naprej je treba sestaviti na sevanje in ekstremne temperature odporne čipe, nato pa je treba integrirane plošče preveriti in certificirati. Postopek traja od pet do osem let, cena posameznega računalnika pa doseže do pol milijona dolarjev. Rezultat so pregrešno dragi in počasni čipi, ki pa svoje delo opravljajo v vseh razmerah. In to je v vesolju pomembno, saj tam ni serviserjev, ki bi stisnili gumb reset.