Se você achava que colocar computadores no espaço period um problema fácil, talvez esteja interessado em saber que não é tão fácil quanto você imagina. LTT explica mais sobre por que enviar computadores para o espaço é um desafio assustador devido às condições adversas que eles devem suportar. Radiação, microgravidade e restrições rigorosas de energia e resfriamento são os principais obstáculos que os engenheiros devem superar. A radiação pode causar danos significativos aos componentes eletrônicos, causando falhas no sistema e perda de dados.
Principais conclusões:
- Exposição à radiação:
- O espaço está repleto de altos níveis de radiação, que podem causar danos significativos aos componentes do computador, principalmente aos supercapacitores e outras peças eletrônicas sensíveis. Isso leva a taxas de falha mais altas e exige tecnologias especiais de blindagem e correção de erros.
- Microgravidade:
- A falta de gravidade no espaço cria desafios únicos para o projeto e operação de {hardware} de computador. Os métodos tradicionais de resfriamento, que dependem de convecção, são ineficazes na microgravidade, exigindo soluções alternativas de resfriamento.
- Restrições de energia:
- A energia é um recurso limitado em naves espaciais. Os computadores devem ser projetados para serem extremamente eficientes em termos de energia, para evitar o esgotamento das reservas de energia da espaçonave, especialmente durante operações críticas.
- Requisitos de resfriamento:
- Sem uma atmosfera para dissipar o calor, os computadores no espaço devem usar sistemas de refrigeração avançados. Muitas vezes envolvem sistemas de refrigeração líquida que podem funcionar em microgravidade, acrescentando complexidade e potenciais pontos de falha.
- Substituições e reparos frequentes:
- Na Estação Espacial Internacional (ISS), laptops e outros dispositivos de computação são substituídos frequentemente devido ao desgaste causado pelo ambiente hostil. Essa alta rotatividade não é viável para todos os sistemas de missão crítica, necessitando de projetos mais robustos e duráveis.
- Condições de lançamento:
- As intensas vibrações e forças experimentadas durante o lançamento podem danificar equipamentos de informática sensíveis. Os componentes devem ser rigorosamente testados e projetados para resistir a essas condições adversas.
- Largura de banda e latência limitadas:
- A transmissão de dados de e para o espaço é limitada por restrições de largura de banda e latência significativa. Isso afeta as operações em tempo actual e exige soluções eficientes de gerenciamento e armazenamento de dados integradas.
- Limitações de espaço físico:
- As naves espaciais têm espaço físico muito limitado. Os computadores e outros equipamentos devem ser compactos e leves, ao mesmo tempo que são robustos e capazes de executar as funções necessárias.
- Testes Ambientais:
- Todos os equipamentos enviados para o espaço devem passar por extensos testes ambientais, incluindo testes de vibração, acústicos e de “luva branca” para garantir que estejam livres de riscos potenciais e possam suportar o ambiente espacial.
- Redundância Operacional:
- Devido ao alto risco de falha de {hardware}, os computadores espaciais geralmente incluem sistemas e componentes redundantes para garantir a operação contínua em caso de falha. Isto inclui unidades de armazenamento de backup e sistemas espelhados.
- Requisitos de {hardware} especializados:
- Os computadores espaciais geralmente usam {hardware} especializado e não padronizado que pode operar sob as condições únicas do espaço. Este {hardware} é selecionado por sua confiabilidade, eficiência energética e capacidade de suportar radiação e outras tensões ambientais.
- Inovação e Experimentação:
- Projetos como o Spaceborne 1 e 2 são cruciais para testar e comprovar a viabilidade da computação avançada no espaço. Esses experimentos ajudam a identificar aplicações práticas, explorar novas tecnologias e compreender os efeitos de longo prazo do espaço no {hardware} de computação.
Os efeitos da microgravidade no desempenho do {hardware} também são uma grande preocupação, pois podem fazer com que os componentes se comportem de maneira diferente do que se comportariam na Terra. Além disso, a disponibilidade limitada de energia e refrigeração no espaço torna difícil manter a estabilidade do sistema e evitar o superaquecimento.
Projeto de computador espacial
Apesar desses desafios, a NASA, a HP Enterprise e a Kokia colaboraram no Projeto de computador espacial desenvolver sistemas de computação confiáveis para a Estação Espacial Internacional (ISS). Este projeto passou por múltiplas iterações, cada uma delas baseada nas lições aprendidas do anterior para enfrentar os vários desafios técnicos e ambientais enfrentados no espaço.
O projeto Spaceborne Laptop começou com Espacial 1, que forneceu informações valiosas sobre a operação de sistemas de computação padrão no espaço. O conhecimento adquirido nesta fase inicial foi então aplicado no desenvolvimento do Spaceborne 2, que incorporou diversas melhorias para aumentar a confiabilidade e o desempenho. Estes sistemas são concebidos para apoiar a IA e a análise de dados, que são cruciais para o sucesso das missões espaciais e a segurança dos astronautas.
Alguns dos principais recursos e especificações do Spaceborne Laptop incluem:
- Sistemas HP Enterprise padrão escolhidos por sua profundidade, consumo de energia e suporte a GPU
- Configurações de armazenamento com unidades de interface SAS para confiabilidade e eficiência energética
- Sistemas de resfriamento personalizados que combinam resfriamento a ar e água para gerenciar o calor no ambiente da ISS
- Instalação em armários Categorical Rack 2, obedecendo a rigorosos padrões de testes
- Hyperlink de rede privada com velocidade de 1 Mbps e interrupções periódicas de conectividade
- Conectores de especificação militar e cabos personalizados para conexões seguras e confiáveis
Computadores no Espaço
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Superando Desafios Operacionais no Espaço
A operação de computadores no espaço apresenta um conjunto único de desafios que exigem soluções inovadoras. As restrições orçamentais de energia necessitam de técnicas eficientes de gestão de energia para garantir que os sistemas possam funcionar de forma fiável sem exceder os recursos disponíveis. Sistemas redundantes são empregados para aumentar a confiabilidade, permitindo a operação contínua mesmo se um componente falhar. O buffer de comunicação também é implementado para resolver a falta de uma API para o standing da conexão, garantindo que os dados não sejam perdidos durante períodos de inatividade de conectividade.
À medida que o projeto Spaceborne Laptop continua a evoluir, os engenheiros estão explorando novas tecnologias e estratégias para melhorar ainda mais as capacidades de computação espacial. Por exemplo, o uso potencial de StarLink no futuro poderá oferecer uma conectividade melhorada, permitindo uma transferência de dados mais rápida e uma comunicação mais fiável entre a ISS e o controlo no solo. A avaliação contínua das configurações de {hardware} e software program também está sendo realizada para identificar áreas para otimização e aprimoramento.
O projeto Spaceborne Laptop é uma prova da engenhosidade e perseverança dos engenheiros e cientistas envolvidos. Ao ultrapassar os limites do que é possível na computação espacial, estão a abrir caminho para futuras missões e descobertas que irão expandir a nossa compreensão do universo e do nosso lugar nele. À medida que continuamos a explorar a fronteira closing, a importância de sistemas de computação fiáveis e de alto desempenho no espaço continuará a crescer.
Crédito do vídeo: LTT
Imagem: NASA
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