Computers vormen een integraal onderdeel van de ruimteverkenning en zorgen ervoor dat ze kunnen blijven werken wanneer ze ver weg zijn van de aarde. De ruimteomgeving is echter verre van ideaal voor computers om in te werken. Deeltjes met hoge energie kunnen zelfs geheugenbits doen kantelen, waardoor de opslag wordt aangetast en de computers worden beschadigd. NASA test nu een Radiation Tolerant Computer (RadPC) die is ontworpen om hogere stralingsniveaus aan te kunnen.
De eerste vlucht is geboekt voor een reis naar de maan als onderdeel van de Firefly Aerospace Blue Ghost 1 Lunar Lander. Moderne ruimtemissies vertrouwen in hoge mate op computers voor het uitvoeren van functies als navigatie, gegevensverwerking en communicatie. De extreme omgeving van de ruimte maakt computeroperaties echter tot een uitdaging, omdat ze naast hoge stralingsniveaus ook microzwaartekracht, trillingen tijdens de lancering en grote thermische schommelingen moeten doorstaan. Zonder de computers om de levensinstandhouding voor bemande missies of de veelheid aan wetenschappelijke experimenten en de verscheidenheid aan gegevensverzameling te bedienen, kunnen de missies hun doelen niet bereiken. Systemen op de grond vullen de computers aan boord aan met meer analytische informatie, communicatie en andere ondersteunende functies, maar naarmate computers zich verder ontwikkelen en ruimtemissies ambitieuzer worden, zal er nog meer op computers worden vertrouwd.
Een van de uitdagingen van computeroperaties in de ruimte is straling. Op aarde worden computers (en mensen, eigenlijk alles op de planeet) grotendeels beschermd door het magnetische veld van de planeet en de atmosfeer. Reis je echter de ruimte in, dan zijn deze natuurlijke schilden afwezig en worden de reiziger en zijn vaartuig blootgesteld aan hoge stralingsniveaus. De zon, gebeurtenissen op de zon en kosmische straling zijn slechts enkele van de stralingsbronnen waaraan onze ruimtetuigen worden blootgesteld. Blootstelling aan straling kan materialen, elektronische systemen en zelfs gegevens beschadigen. Idealiter kunnen geavanceerde afschermingsmaterialen worden gebruikt, maar dit wordt nog crucialer voor lange missies.
Zelfs één hoogenergetische dosis straling kan het zogenaamde “single event effect” veroorzaken. Dit kan leiden tot gegevensfouten die kunnen leiden tot een trapsgewijze storing die zelfs systemen kan laten crashen. NASA onderzoekt al enige tijd manieren om computers aan boord te beschermen tegen stralingsschade. De oplossing: de Radiation Tolerant Computer, beter bekend als de RadPC. De RadPC is gepland als een van de nuttige ladingen aan boord van de Commercial Lunar Payload Services-missie naar de maan, met Blue Ghost 1 aan boord.
Het systeem, dat bedoeld is om herstel aan te tonen van storingen veroorzaakt door stralingsgebeurtenissen, is ontwikkeld door een team onderzoekers van de Montana State University. Heel slim is dat het zijn eigen gezondheid in real-time kan controleren met behulp van een reeks processors die bekend staan als programmeerbare gate arrays. Deze logische blokken zijn eenvoudig te repareren als ze getroffen worden door straling en dat is het geheim achter het succes van RadPC. Als het een inslag detecteert, kan het de locatie identificeren en het probleem op de achtergrond repareren. Het heeft ook sensoren die de verschillende stralingsniveaus kunnen meten, bekend als dosimeters. Het zal voortdurend de interacties tussen de magnetosfeer van de aarde en de zonnewind op weg naar de maan controleren en meten en gedetailleerde stralingsinformatie over de landingsplaats genereren.
Als RadPC succesvol is, kan het leiden tot een nieuwe generatie computers die perfect geschikt is voor de zware omstandigheden in de ruimte. Het zou een tijdperk kunnen inluiden van minder schade aan systemen of minimale gegevensbeschadiging, waardoor computers veel veerkrachtiger worden.
Bron: NASA
