Ordinateurs EAFTC dans un châssis de vol prêt pour l'espace. Crédit d'image: NASA / Honeywell. Cliquez pour agrandir
Malheureusement, le rayonnement qui imprègne l'espace peut déclencher de tels problèmes. Lorsque des particules à grande vitesse, telles que des rayons cosmiques, entrent en collision avec les circuits microscopiques des puces informatiques, elles peuvent provoquer des erreurs des puces. Si ces erreurs envoient le vaisseau spatial s'envoler dans la mauvaise direction ou perturbent le système de survie, ce pourrait être une mauvaise nouvelle.
Pour assurer la sécurité, la plupart des missions spatiales utilisent des puces informatiques durcies aux radiations. Les puces «Rad-hard» sont différentes des puces ordinaires à bien des égards. Par exemple, ils contiennent des transistors supplémentaires qui nécessitent plus d'énergie pour s'allumer et s'éteindre. Les rayons cosmiques ne peuvent pas les déclencher si facilement. Les puces ultra-rigides continuent de faire des calculs précis lorsque les puces ordinaires peuvent «briller».
La NASA s'appuie presque exclusivement sur ces puces extra-durables pour rendre les ordinateurs dignes d'espace. Mais ces puces personnalisées ont certains inconvénients: elles sont chères, gourmandes en énergie et lentes - jusqu'à 10 fois plus lentes qu'un processeur équivalent dans un ordinateur de bureau grand public moderne.
Avec la NASA renvoyant les gens sur la Lune et sur Mars - voir la Vision pour l'exploration spatiale - les planificateurs de mission aimeraient donner à leur vaisseau spatial plus de puissance de calcul.
Avoir plus de puissance de calcul à bord aiderait le vaisseau spatial à conserver l'une de ses ressources les plus limitées: la bande passante. La bande passante disponible pour renvoyer des données vers la Terre est souvent un goulot d'étranglement, avec des vitesses de transmission encore plus lentes que les anciens modems commutés. Si les rames de données brutes collectées par les capteurs du vaisseau spatial pouvaient être «croquées» à bord, les scientifiques pourraient renvoyer uniquement les résultats, ce qui prendrait beaucoup moins de bande passante.
À la surface de la Lune ou de Mars, les explorateurs pourraient utiliser des ordinateurs rapides pour analyser leurs données juste après les avoir collectées, identifier rapidement les zones de grand intérêt scientifique et peut-être recueillir plus de données avant qu'une opportunité passagère ne se présente. Les routeurs bénéficieraient également de l'intelligence supplémentaire des processeurs modernes.
L'utilisation des mêmes puces Pentium et PowerPC puissantes et peu coûteuses que l'on trouve dans les PC grand public aiderait énormément, mais pour ce faire, le problème des erreurs induites par les radiations doit être résolu.
C'est là qu'intervient un projet de la NASA appelé Environmentalally Adaptive Fault Tolerant Computing (EAFTC). Les chercheurs travaillant sur le projet expérimentent des moyens d'utiliser les processeurs grand public dans les missions spatiales. Ils sont particulièrement intéressés par les «bouleversements liés à un seul événement», le type le plus courant de problèmes causés par des particules de rayonnement qui se transforment en puces.
Raphael, membre de l'équipe Certains membres du JPL expliquent: «Une façon d'utiliser plus rapidement les processeurs grand public dans l'espace est simplement d'avoir trois fois plus de processeurs que nécessaire: les trois processeurs effectuent le même calcul et votent sur le résultat. Si l'un des CPU fait une erreur induite par le rayonnement, les deux autres seront toujours d'accord, gagnant ainsi le vote et donnant le résultat correct. »
Cela fonctionne, mais souvent c'est exagéré, en gaspillant de l'électricité et de la puissance de calcul précieuses pour effectuer des calculs de triple vérification qui ne sont pas critiques.
«Pour ce faire de manière plus intelligente et plus efficace, nous développons un logiciel qui pèse l’importance d’un calcul», poursuit Some. "Si c'est très important, comme la navigation, les trois processeurs doivent voter. Si c'est moins important, comme mesurer la composition chimique d'une roche, seuls un ou deux processeurs pourraient être impliqués. "
Ceci n'est qu'une des dizaines de techniques de correction d'erreurs qu'EAFTC rassemble dans un seul paquet. Le résultat est une bien meilleure efficacité: sans le logiciel EAFTC, un ordinateur basé sur des processeurs grand public nécessite une redondance de 100 à 200% pour se protéger contre les erreurs dues aux rayonnements. (100% de redondance signifie 2 CPU; 200% signifie 3 CPU.) Avec EAFTC, seulement 15-20% de redondance est nécessaire pour le même degré de protection. Tout ce temps CPU économisé peut être utilisé de manière productive à la place.
«L'EAFTC ne remplacera pas les CPU ultra-durs», prévient certains. "Certaines tâches, telles que le maintien de la vie, sont si importantes que nous voudrons toujours que les puces durcies par rayonnement les exécutent." Mais, en temps voulu, les algorithmes EAFTC pourraient alléger une partie de la charge de traitement des données de ces puces, ce qui rendrait la puissance informatique considérablement plus grande pour les futures missions.
Le premier test de l’EAFTC aura lieu à bord d’un satellite appelé Space Technology 8 (ST-8). Dans le cadre du nouveau programme du nouveau millénaire de la NASA, le ST-8 testera en vol de nouvelles technologies spatiales expérimentales telles que l'EAFTC, ce qui permettra de les utiliser dans de futures missions avec plus de confiance.
Le satellite, dont le lancement est prévu en 2009, survolera les ceintures de rayonnement de Van Allen au cours de chacune de ses orbites elliptiques, testant l'EAFTC dans cet environnement à rayonnement élevé semblable à l'espace lointain.
Si tout se passe bien, les sondes spatiales qui s'aventurent à travers le système solaire pourraient bientôt utiliser exactement les mêmes puces que celles présentes sur votre ordinateur de bureau - sans les problèmes.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
