La NASA está desarrollando un nuevo y potente chip informático diseñado para aumentar drásticamente la inteligencia y el rendimiento de las futuras naves espaciales. A través de una asociación comercial, el proyecto está desarrollando tecnología de procesamiento avanzada capaz de ayudar a las naves espaciales a operar de manera más independiente durante misiones fuera de la Tierra.
El proyecto Computación de vuelos espaciales de alto rendimiento de la NASA se centra en aumentar la potencia informática de las naves espaciales utilizadas en la exploración espacial. Las misiones actuales dependen de procesadores más antiguos porque son lo suficientemente duraderos como para sobrevivir a las condiciones extremas del espacio. Si bien estos chips son confiables, carecen del rendimiento necesario para misiones más avanzadas.
La compañía dice que procesadores nuevos y más capaces son esenciales para futuras naves espaciales autónomas, análisis científicos a bordo más rápidos y apoyo a los astronautas durante las misiones a la Luna y Marte.
“Basado en el legado de procesadores espaciales anteriores, este nuevo sistema multinúcleo es tolerante a fallos, flexible y de rendimiento extremadamente alto”, dijo Eugene Schwanbeck, director de componentes del Programa de Desarrollo Innovador de la NASA en el Centro de Investigación Langley de la agencia en Hampton, Virginia. “El compromiso de la NASA con el avance de la informática para vuelos espaciales es un triunfo de los logros tecnológicos y la colaboración”.
Los procesadores reforzados contra la radiación enfrentan pruebas extremas
En el corazón del proyecto se encuentra un nuevo procesador reforzado contra la radiación que puede ofrecer hasta 100 veces la potencia de cálculo de las computadoras de vuelos espaciales actuales y, al mismo tiempo, sobrevivir al duro entorno del espacio. Los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California están realizando extensos experimentos diseñados para simular esas condiciones.
“Estamos sometiendo estos nuevos chips a pruebas de radiación, térmicas y de choque y evaluando su rendimiento mediante rigurosas campañas de pruebas funcionales”, dijo Jim Butler, director del proyecto de Computación espacial de alto rendimiento del JPL.
Para calificar para vuelos espaciales, el procesador debe soportar una intensa radiación electromagnética y fluctuaciones dramáticas de temperatura que pueden dañar los componentes electrónicos. Las partículas de alta energía del Sol y del espacio profundo también pueden desencadenar errores informáticos que obligan a la nave espacial a entrar en “modo seguro”, apagando temporalmente sistemas no esenciales hasta que los ingenieros puedan solucionar el problema.
La NASA también está probando cómo el chip maneja los desafíos de un aterrizaje planetario.
“Para simular el rendimiento en el mundo real, estamos utilizando escenarios de aterrizaje de alta fidelidad de misiones reales de la NASA que normalmente requieren hardware de gran consumo de energía para procesar grandes volúmenes de datos de los sensores de aterrizaje”, dijo Butler. “Es un momento emocionante para nosotros trabajar en el hardware que permitirá el próximo gran salto de la NASA”.
Las pruebas en el JPL comenzaron en febrero y se espera que continúen durante varios meses. Los resultados preliminares han sido sumamente alentadores. Según la NASA, el procesador funciona según lo previsto y ha mostrado niveles de rendimiento aproximadamente 500 veces superiores a los chips resistentes a la radiación que se utilizan actualmente en las naves espaciales.
El equipo marcó el inicio del experimento con un momento simbólico al enviar un correo electrónico titulado “Hola Universo”, en referencia a los famosos mensajes introductorios utilizados en los primeros días de la programación informática.
Naves espaciales impulsadas por IA y misiones al espacio profundo
El procesador está siendo desarrollado conjuntamente por JPL y Microchip Technology Inc., con sede en Chandler, Arizona. La compañía está trabajando con la NASA a través de una asociación comercial, y ya se han compartido chips de muestra con socios aeroespaciales comerciales y de defensa.
Se espera que esta tecnología desempeñe un papel importante en el futuro de las naves espaciales autónomas. Con inteligencia artificial a bordo, la nave espacial puede reaccionar en tiempo real ante situaciones inesperadas cuando los retrasos en las comunicaciones hacen que el control humano no sea práctico. El chip podría ayudar a las misiones al espacio profundo a procesar, almacenar y transmitir grandes cantidades de datos científicos de manera más eficiente a la Tierra.
La NASA dice que el procesador podría eventualmente soportar misiones tripuladas a la Luna y Marte.
Pequeño procesador con enorme potencia informática
El dispositivo se conoce como sistema en un chip (o SoC), lo que significa que combina los componentes esenciales de una computadora en una sola unidad compacta. Los procesadores incluyen unidades centrales de procesamiento, descargas computacionales, sistemas de redes avanzados, memoria e interfaces de entrada/salida.
Los SoC se utilizan ampliamente en teléfonos inteligentes y tabletas porque son compactos y energéticamente eficientes. Sin embargo, la versión de la NASA está diseñada para sobrevivir durante años en el espacio profundo, viajando potencialmente a millones (o incluso miles de millones) de millas desde la Tierra sin mantenimiento ni reparación.
Una vez que el procesador esté certificado para su uso en el espacio, la NASA planea integrarlo en una variedad de misiones, incluidos orbitadores terrestres, rovers planetarios, sondas de espacio profundo y hábitats tripulados.
La tecnología también puede resultar útil en la Tierra. Microchip planea adaptar el procesador a industrias como la aviación y la fabricación de automóviles.
La NASA y la colaboración de la industria
El proyecto está gestionado por el programa Game Changing Development (GCD) de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial en NASA Langley. El programa GCD, gestionado por Caltech en Pasadena, California, y JPL, supervisa el proceso de desarrollo desde la planificación de la misión y los estudios industriales hasta la entrega final.
La NASA JPL eligió a Microchip como socio en 2022 y la compañía financió su propio trabajo de investigación y desarrollo en el procesador.
