过时的处理器帮助征服了火星

文章:乔瓦尼·迪玛利亚

真正的秘密是使大多数设备的工作特性,即使是有点过时和不具备的优异性能。

我们不需要世界上最强大的微处理器来征服宇宙。真正的秘诀是充分利用设备的操作特性,即使它有点过时,没有出色的性能。让我们看看“毅力”号探测器是如何安全着陆火星的。

人类更接近火星

After millions of kilometers, NASA’s Perseverance rover finally landed on the surface of Mars on February 18, 2021. We can consider the event as a historic mission because, despite the distance, the prohibitive conditions of the Universe and the weak hardware, a human device has arrived smoothly on the red planet. Remember that light travels the same distance, on average, in about 12 minutes. The radio signals, images and information collected, therefore, take the same time. For this “impossible” mission, NASA used a processor mounted in Apple’s iMac G3 computer with 1997 architecture with a calculation frequency of only 200 MHz and a RAM memory of 256 MB. It isn’t even among the fastest processors in the same commercial series.

为什么这么低的技术?

选择背后总是有原因的。与计算能力相比,飞机设计者更关心机载计算机的可靠性和健壮性。简单的智能手机要快得多。的火星任务需要CPU一直工作。辐射轰击可以很容易地严重损坏现代处理器的电子器件。而G3的处理器不会被辐射破坏,能够承受强辐射和高温。在地球上,处理器的速度可以毫无问题地大幅提高。电、热、大气和磁场条件都非常舒适,地球的大气层为我们提供了坚固的防护盾。然而,在宇宙中,情况是非常不同的。能量在100mev到1gev之间的巨大辐射的存在,可能会改变电路的功能,单个电离粒子对处理器的影响足以造成计算错误,甚至破坏处理器。

一个缓慢但可靠的处理器

按照现代标准,漫游者所用的芯片速度较慢,但满足所有可靠性测试(见图)图1).即使长时间暴露在辐射下也不会损害它的功能。显然,G3的200兆赫兹速度消失在今天的微处理器与超过3兆赫兹的时钟,然而,它是恰当的说,“缓慢和稳定赢得比赛”。高可靠性是处理器的主要特征,即使在关键条件下也是如此。这是一个专门建造和防辐射版本。它可以在-55°C到+ 125°C(-67°F到+ 257°F)之间工作,火星的大气非常寒冷。它也很薄,导致各种辐射穿透。RAD750可以安全地承受这些条件。对航天器的请求是非常关键的。节省几毫米的空间或几克的重量是一个基本因素。 Memory was kept very low, with 2 GB of Flash, 256 MB of working RAM and 256 kilobytes of EEPROM. The processor has “only” 10.4 million transistors, 1000 times less than today’s smartphones. The rover has two brains, one of which starts in the event of a problem with the first processor.

安全可靠处理机

图1:一个非常安全可靠的处理器

传感器

毅力流动站配备有惯性测量系统(IMU),其提供关于其执行精确的垂直,水平和横向运动位置3轴的信息。连接到计算机的记录许多参数,如温度,电压,太阳能电池和电源的能量存储的传感器,以保持所有工作条件下是稳定的。有了这些数据,可以控制信息的交换操作,快照,是探索新的环境中有用的其他命令。

结论

这是不是第一次这种类型的处理器已被使用。地球被RAD750设备在一百多颗卫星环绕,至今他们都没有失败。今天,我们使用便携设备(笔记本电脑,智能手机等),具有非凡的权力,拥有令人难以置信的计算能力。非常关键的太空任务可以管理可以用少得多的管理。

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