aktualności

Curiosity: najszybszy komputer na Marsie

5 sierpnia 2012, 21:09 Mateusz Brzostek

6. sierpnia 2012 roku o 7:31 naszego czasu na Marsie wylądował łazik Curiosity – robot-laboratorium, który ma pomóc naukowcom określić, czy na Czerwonej Planecie kiedykolwiek panowały warunki sprzyjające życiu. Czy wiecie, jaki komputer nim steruje?

Łazik Curiosity

Curiosity to największy robot w kosmosie – ma trzy metry długości i waży 899 kg. Trzy inne marsjańskie pojazdy były znacznie mniejsze; ważyły 10,5 kg (Sojourner) i 185 kg (Opportunity i Spirit). Jest tak duży, bo w pojeździe umieszczono 10 przyrządów pomiarowych, stanowiących łącznie bardzo dobrze wyposażone laboratorium geologiczne i meteorologiczne. Curiosity potrafi robić zdjęcia w niemal każdy wyobrażalny sposób, pobrać próbki skał i wykonać ich analizę spektrograficzną, a nawet zbadać przedmioty na odległość, odparowując ich powierzchnię laserem i obserwując powstające spaliny.

Od najmniejszego do największego: Sojourner (1997), Spirit/Opportunity (2004), Curiosity (2012); foto: NASA

BAE RAD750 - kosmiczny procesor

Sygnał radiowy biegnie z Ziemii na Marsa ok. 13 minut i 46 sekund (w dniu lądowania Curiosity). Do tego bezpośrednia komunikacja jest możliwa tylko przez pół marsjańskiej doby, kiedy planeta jest odwrócona łazikiem w stronę Ziemii. Przez resztę czasu sygnały będą przekazywać dwie z trzech sond na orbicie Marsa, ale ten kanał komunikacji ma znacznie niższą przepustowość.

Z takim opóźnieniem w komunikacji nie sposób zdalnie sterować łazikiem na żywo, tak jak to robili rosyjscy naukowcy z księżycowymi Łunochodami. Dlatego łazik jest w dużym stopniu autonomiczny: otrzymuje ogólne instrukcje, a konkretne czynności wykonuje na własną rękę. Wszystkim steruje podwójny komputer pokładowy: w razie awarii jednego sterowanie przejmie drugi. Sercem obu komputerów jest procesor RAD750 – produkowana przez BAE Systems specjalna wersja procesora PowerPC 750. PowerPC 750 był używany miedzy innymi w starszych komputerach Mac, konsoli Nintendo GameCube albo (podobno) Nintendo Wii. Wyjątkowość RAD750 polega na tym, że jest odporny na promieniowanie kosmiczne.

Poza polem magnetycznym i atmosferą Ziemii, które doskonale nas chronią przed wiatrem słonecznym i wysokoenergetycznymi cząstkami spoza Układu Słonecznego, zwykły procesor nie funkcjonował by poprawnie. Wysokoenergetyczna cząstka, która trafi w krzemowy układ scalony może wywołać skok napięcia, zakłócenie sygnału – czyli wprowadzić fałszywe dane. Może też wybić atomy w strukturze krystalicznej z ich miejsc, trwale degradując układ scalony. Żeby uniknąć takich usterek, w układ scalony wbudowuje się więcej niż zwykle funkcji kontrolnych. Zamiast zwykłych wafli krzemowych używa się bardziej odpornych podłoży, na przykład szafiru albo krzemu z grubą warstwą dwutlenku krzemu (SOI). Obudowa jest też wykonywana z ekranujących materiałów.


foto: NASA

RAD750 jest wykonany w procesie technologicznym 150 nanometrów na podłożu SOI. Składa się z 10,4 miliona tranzystorów, ma powierzchnię około 130 mm² i jest taktowany zegarem 200 MHz. W obliczeniach na liczbach całkowitych ma wydajność ponad 200 MIPS, czyli tyle, ile Pentium pierwszej generacji taktowany zegarem 133-150 MHz. To znaczy, że 70 takich procesorów dogoniłoby w obliczeniach... procesor z Samsunga Galaxy S III.

Oba zapasowe komputery mają po 256 megabajtów RAM-u i po 2 gigabajty pamięci flash na system i oprogramowanie. Całością zarządza system operacyjny VxWorks. Oprogramowanie może być oczywiście aktualizowane: komputery Curiosity mają po 256 kilobajtów pamięci tylko do odczytu przeznaczonej na firmware. W trakcie trwającego 254 dni lotu naukowcy stworzyli już dwie nowe wersje: jedną przesłano na statek kosmiczny w maju i od razu zainstalowano. Druga aktualizacja została przesłana w czerwcu, ale zostanie zainstalowana dopiero kilka dni po lądowaniu.

Inna elektronika

Oprócz instrumentów typowo naukowych Curiosity jest wyposażony przed wszystkim w dużą liczbę aparatów cyfrowych i kamer. Pięć z nich służy celom badawczym:

  • Mastcam 100 – aparat kolorowy, o rozdzielczości 1600×1200 pikseli, z obiektywem o ogniskowej 100 mm i 8 gigabajtami pamięci na zdjęcia
  • Mastcam 34 – jak wyżej, ale z obiektywem 34 mm (o wiekszym kącie widzenia)
  • MAHLI (Mars Hand Lens Imager) – aparat kolorowy, 1600×1200, umieszczony na końcu robotycznego ramienia. Łapie ostrość już z odległości 21 milimetrów i będzie używany do robienia zdjęć makro oraz zdjęć diagnostycznych samego łazika.
  • MARDI (Mars Descent Imager) – aparat kolorowy, 1600×1200, będzie robił 4 zdjęcia na sekundę podczas końcowego etapu lądowania.
  • ChemCam – aparat czarno-biały o rozdzielczości 1024×1024 piksele

Kolejnych 12 czarno-białych aparatów o rozdzielczości 1024×1024 służy jako oczy łazika i pozwoli mu zidentyfikować i ominąć przeszkody. Są umieszczone parami (aktywny i zapasowy): dwie pary z przodu, dwie pary z tyłu i dwie pary na maszcie.

Mnóstwo innych instrumentów i anten komunikacyjnych jest koniecznych do działania najbardziej zaawansowanego zdalnie sterowanego pojazdu świata. O szczegółach możecie przeczytać na stronie NASA albo Wikipedii. Ale już tyle informacji pokazuje nam, że przysłowiowa kosmiczna technika w niektórych aspektach jest w tyle za przeciętnym smartfonem :)

Źródło: NASA, BAE Systems
Double_GZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Double_G2012.08.05, 21:15
25#1
Wreszcie coś ciekawego. byle do siódmej
ThomikZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Thomik2012.08.05, 21:19
-7#2
Tylko ja mam wrażenie, że technologicznie (procesory, kamery i aparaty) ten łazik jest na poziomie 2004 roku?
*Konto usunięte*2012.08.05, 21:19
17#3
Double_G @ 2012.08.05 21:15  Post: 589589
Wreszcie coś ciekawego. byle do siódmej

Przesadzasz, dla mnie PClab to obecnie najlepsze serwis związany z komputerami ;) Wiele artykułów oceniam bardzo wysoko ;)
Brudny ZdzichuZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Brudny Zdzichu2012.08.05, 21:21
16#4
Lądowanie będzie można obejrzeć w NASA TV tutaj macie link http://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/
*Konto usunięte*2012.08.05, 21:26
10#5
Byłem przekonany, że przeczytam o super wydajnym procesorze, aparacie o ogromnej rozdzielczości itp. O sprzęcie, który będzie dostępny dla nas za kilka lat. A tutaj lekko się zdziwiłem.
Double_GZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Double_G2012.08.05, 21:27
Scorpions.B @ 2012.08.05 21:19  Post: 589594
Double_G @ 2012.08.05 21:15  Post: 589589
Wreszcie coś ciekawego. byle do siódmej

Przesadzasz, dla mnie PClab to obecnie najlepsze serwis związany z komputerami ;) Wiele artykułów oceniam bardzo wysoko ;)

Nie mówię, że nie. Po prostu ostatnio było tu trochę sucho
*Konto usunięte*2012.08.05, 21:29
32#7
Thomik @ 2012.08.05 21:19  Post: 589593
Tylko ja mam wrażenie, że technologicznie (procesory, kamery i aparaty) ten łazik jest na poziomie 2004 roku?


Ale tam liczy się niezawodność a im niższy proces technologiczny tym większa wrażliwość na promieniowanie kosmiczne. No, chyba, że będziesz mógł szybko skoczyć na Marsa i wymienić element, który się uszkodził.

piotrGTX @ 2012.08.05 22:06  Post: 589608
Aż dziwne... Łazik który pewnie kosztował kilka tysięty lub milionów $ ma sprzęt warty kilkaset złotych (chodzi mi o CPU i RAM)
Bez problemu idzie 'zaciąć' PC nawet z Core i7. Taka sonda ma pewnie sporo problemów...


No, cóż. Jak każdy twój komentarz także ten jest wyjątkowo głupi.
Potrafisz się wybić ponad przeciętność, szkoda tylko, że w taki sposób.
revcoreyZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
revcorey2012.08.05, 21:47
Scorpions.B @ 2012.08.05 21:26  Post: 589597
Byłem przekonany, że przeczytam o super wydajnym procesorze, aparacie o ogromnej rozdzielczości itp. O sprzęcie, który będzie dostępny dla nas za kilka lat. A tutaj lekko się zdziwiłem.

Promy kosmiczne leciały na x386... Logicznym jest że w kosmos wysyła się sprzęt sprawdzony(bo błędy w budowie procesorów też są).
Generalnie żeby wysłać coś takiego w kosmos trzeba opracować odpowiednie tworzywa,kupić superkomutery, oprogramowanie itd. Ogólnie później część z tego w jakiś sposób przeniesie się do przemysłu cywilnego(w różnych postaciach).
O rzeczach które przyniosła misja apollo można np. poczytać tu
http://space.about.com/od/toolsequipment/s...llospinoffs.htm
AndreeZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Andree2012.08.05, 21:54
15#9
Thomik @ 2012.08.05 21:19  Post: 589593
Tylko ja mam wrażenie, że technologicznie (procesory, kamery i aparaty) ten łazik jest na poziomie 2004 roku?

Tam nie ma 'okienek', a komputer z tym procesorem kosztuje 200 tys. $, za co można by kupić tysiąc Xboxów 360, też z PowerPC...
Więc bym uważał z twierdzeniami o kiepskiej technologii, prawie wszystkie rosyjskie sondy marsjańskie zawiodły z powodów związanych ze sprzętem komputerowym lub oprogramowaniem, a łazik Opportunity z RAD 6000 jeździ już 8 lat po Marsie!
Co do kamer to tam liczy się nie ilość megapikseli tylko wrażliwość matrycy CCD na światło i brak szumów, co wymusza większe fotoelementy. Ceny takich kamer też są astronomiczne :)
P.S.
Polecam też doskonały artykuł o przyczynach porażki rosyjskiej sondy marsjańskiej.
Włos się jeży na głowie, tuż przed startem rakiety stwierdzono że kable sterujące głównym silnikiem sondy zostały... przylutowane odwrotnie. No to przelutowano je na już zatankowanej sondzie, wbrew wszelkim zasadom bezpieczeństwa!
Ale to nic nie pomogło, bo wykryto kolejne wady montażu okablowania, które nie mogły zostać naprawione, jedynie skompensowane przez zmiany oprogramowania! To zmienione oprogramowanie nie zostało w ogóle przetestowane, tylko załadowane do sondy, która następnie została wystrzelona.
KunnorinnoZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Kunnorinno2012.08.05, 22:06
10#10
Wreszcie zaczęło się... Wykopaliska na marsie jak w ME3 <3
Funkcja komentowania została wyłączona. Do dyskusji zapraszamy na forum.
1