La NASA ha avviato una fase di test per un processore di nuova generazione pensato per aumentare in modo significativo la capacità di calcolo delle future missioni spaziali. Il progetto, chiamato High Performance Spaceflight Computing (HPSC), nasce con l’obiettivo di superare uno dei principali limiti dell’esplorazione spaziale moderna: l’utilizzo di computer ormai molto datati ma ancora necessari perché resistenti alle condizioni estreme dello spazio.
Oggi molte sonde, satelliti e rover utilizzano processori sviluppati anche decenni fa. Questo perché nello spazio l’elettronica deve sopportare radiazioni intense, sbalzi di temperatura e lunghi periodi di operatività senza possibilità di manutenzione. Le particelle ad alta energia provenienti dal Sole o dallo spazio profondo possono causare errori nei sistemi elettronici, costringendo i veicoli a entrare in modalità di sicurezza e interrompere temporaneamente le operazioni.
Le future missioni lunari e marziane, però, richiederanno una capacità di elaborazione molto superiore. Sistemi autonomi, navigazione avanzata e strumenti scientifici sempre più complessi generano grandi quantità di dati che devono essere elaborati rapidamente, spesso senza poter attendere istruzioni dalla Terra.
Per questo la NASA, insieme all’azienda statunitense Microchip Technology, sta sviluppando un nuovo processore resistente alle radiazioni e progettato specificamente per lo spazio profondo. Secondo i primi test condotti dal Jet Propulsion Laboratory (JPL), il chip potrebbe raggiungere prestazioni centinaia di volte superiori rispetto ai computer spaziali attualmente in servizio.
Un computer progettato per resistere allo spazio profondo
Il nuovo processore HPSC appartiene alla categoria dei system-on-a-chip, o SoC. Si tratta di componenti che integrano in un unico chip gran parte delle funzioni principali di un computer, come processori multicore, memoria, sistemi di comunicazione e interfacce per collegare sensori e strumenti scientifici. Tecnologie simili vengono utilizzate quotidianamente in smartphone e tablet, ma quelle destinate allo spazio devono rispettare requisiti molto più severi.
Durante i test in corso al JPL, il processore viene sottoposto a radiazioni artificiali, variazioni termiche estreme e simulazioni di vibrazioni e shock meccanici simili a quelli sperimentati durante un lancio o un atterraggio planetario. Gli ingegneri stanno inoltre verificando il comportamento del chip in scenari realistici di missione, utilizzando grandi quantità di dati provenienti da sensori di navigazione e sistemi di atterraggio.
Secondo la NASA, i risultati iniziali mostrano prestazioni fino a 500 volte superiori rispetto ai processori radiation-hardened oggi utilizzati nelle missioni spaziali. Una capacità di calcolo di questo tipo permetterebbe ai veicoli spaziali di eseguire operazioni molto più complesse direttamente a bordo, riducendo la dipendenza dai controlli inviati dalla Terra.
Il progetto punta anche a standardizzare l’hardware utilizzato nelle missioni NASA. Avere una piattaforma comune potrebbe semplificare lo sviluppo di sonde, satelliti e rover, riducendo tempi e costi di integrazione.
Più autonomia per sonde, rover e… astronauti
L’aumento della potenza di calcolo è considerato fondamentale soprattutto per le missioni nello spazio profondo, dove il tempo necessario alle comunicazioni con la Terra può diventare un limite operativo importante. Nel caso di Marte, ad esempio, un segnale radio può impiegare oltre 20 minuti per raggiungere il pianeta, rendendo impossibile un controllo immediato dei veicoli.
Con processori più avanzati, sonde e rover potranno analizzare dati scientifici in tempo reale, identificare eventi importanti e prendere decisioni autonome senza attendere istruzioni dagli operatori terrestri. La NASA intende utilizzare queste capacità per supportare sistemi di intelligenza artificiale a bordo delle missioni future.
I nuovi chip potrebbero essere utilizzati anche per migliorare la navigazione autonoma durante le fasi di atterraggio su Luna e Marte. In queste operazioni i computer devono elaborare rapidamente enormi quantità di dati provenienti da telecamere, radar e sensori per scegliere in sicurezza il punto di discesa.
Una volta certificato per il volo spaziale, il processore HPSC potrà essere integrato su satelliti in orbita terrestre, rover planetari, habitat per astronauti e missioni dirette verso lo spazio profondo. La NASA prevede che alcune tecnologie sviluppate per questo programma possano avere applicazioni anche sulla Terra, in settori come l’aviazione e l’industria automobilistica.
