Curiosity na Marsu: počítačové technologie minulosti

Robotické vozidlo Curiosity, které včera úspěšně dosedlo na Mars, řídí počítač s operačním systémem. Na co sází vědci?

Včera, v pondělí 6. srpna roku 2012 úspěšně přistálo na Marsu vozítko s přezdívkou Curiosity, oficiální název je ale Mars Science Laboratory (MSL). Jak název napovídá, jedná se hlavně o mobilní laboratoř, v tomto případě jde o nejpokročilejší lidskou laboratoř pro výzkum, která kdy byla na Marsu a vůbec na jiné planetě či ve vesmíru.

Klepněte pro větší obrázek
Curiosity je oproti předchozím vozítkům na Marsu skutečně obří (Zdroj: NASA)

V tomto článku se ale nebudeme zabývat kompletní výbavou a různými vědeckými parametry a schopnostmi Curiosity, ale zaměříme se na počítačový hardware, který obsahuje, a na kterém je závislá jeho funkčnost.

Hardware jako u starých Maců

Curiosity je řízen počítačem, který se stará o veškeré výpočty a komunikaci se Zemí. Vesmír ani Mars však neposkytuje zrovna ideální podmínky pro život, a to bohužel platí i pro integrované obvody složené z tranzistorů.

Energeticky nabité částice dokáží poškodit nejen strukturu DNA, ale také jednotlivé tranzistory v obvodu. A čím menší jsou tranzistory, tím náchylnější jsou na záření s vysokou energií. Částice může nejen zničit tranzistor, ale také změnit jeho stav a dokonce ho trvale překlopit na jeden ze stavů.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka chráněné C-RAM paměti proti radiaci od BAE Systems

Není proto divu, že se u čipů a obvodů, které jsou určeny pro vesmír či jinou planetu, sází spíše na starší výrobní proces, který je několik generací za tím současným, kterým je například vyroben čip ve vašem mobilu nebo počítači.

Curiosity obsahuje 32bitový procesor RAD750 od IBM, který je založen na PowerPC 750. Tento procesor se nacházel i v prvním iMacu a PowerBooku (PowerPC G3), jeho novější verze v herní konzoli Nintendo GameCube a Nintendo Wii. Technologické stáří čipu je tedy přibližně 15 let.

Klepněte pro větší obrázek
Vývoj čipů ve vozítkách NASA na Marsu (Zdroj: Wikipedia)

Model RAD750 má velikost čipu 130 mm2, obsahuje 10,4 milionů tranzistorů a je vyráběn společností BAE Systems 150nm nebo 250nm technologií. Frekvence procesoru je 110 MHz až 200 MHz a jeho výkon je kolem 266 až 400 MIPS. Pro srovnání, například čtyřjádrový mobilní čip Nvidia Tegra 3 má výkon přibližně 12 000 MIPS. Pokud si chcete představit výkon ještě jinak, měl by být o trochu vyšší než u desktopového Pentia II od Intelu. Pro zvýšení výkonu má procesor i rozšířenou L2 cache, která je u dnešních čipů již samozřejmostí.

Hlavní je ale ochrana čipu před ionizujícím zářením, což je jeden z faktorů, proč je cena čipu vysokých 200 000 dolarů (přibližně 4 miliony korun). Oproti standardnímu RAD750 je model použitý v Curiosity ještě vylepšen. Procesor odolá hodnotám 2 000 až 10 000 Gy. Pokud jde o člověka, příznaky z ozáření nastávají již při hodnotách kolem 0,1 Gy/h. Šváb dle testů přežije v 70 % případů i 100 Gy.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Vesmírné komponenty musí být chráněny před ionizujícím zářením, jinak dojde k jejich poškození

Procesor musí být také stabilní v širokém spektru teplot, RAD750 zvládne pracovat v rozmezí -55 až +125 stupňů celsia. Spotřeba čipů je 5 W, přičemž radioizotopový termoelektrický generátor v Curiosity dokáže poskytovat až 125 W elektrické energie.

Počítač má také 256 kB EEPROM, 256 MB operační paměti (DRAM) a 2GB flash paměť. Počítače jsou k dispozici dva, jeden je záložní, kdyby se první poškodil nebo začal vykazovat chyby.

Proprietární operační systém VxWorks

Ať už jste fanoušci Windows, Mac nebo Linuxu, ani jeden z těchto systémů není základem pro Curiosity. NASA použila i u nového vozítka operační systém reálného času (RTOS) od společnosti Wind River Systems - VxWorks.

Klepněte pro větší obrázek
Operační systém VxWorks od Wind River Systems je v miliardách zařízení po celém světě, ale i v satelitech a vesmírných sondách

Vývoj tohoto systému začal již v roce 1985, tedy před 27 lety, ale pokračuje dodnes. V nejnovějších verzích podporuje různé architektury (x86, x86-64, SH-4, ARM, MIPS, PowerPC) a moderní technologie jako IPv6, vícejádrové čipy a podobně.

Systém se nachází v mnoha vesmírných sondách a satelitech, stejně tak je základem různých robotických systémů (Honda ASIMO) a elektronických zařízení (routery, tiskárny atd.). Celkově je v miliardě různých zařízení po celém světě.

VxWorks je operační systém, na kterém běží všechny další části pro automatické přistání a řízení, jedná se tak o kritickou část pro bezproblémové fungování. Je optimalizovaný pro maximální stabilitu a výkon a minimální spotřebu výpočetních prostředků.

Na videu si můžete v prezentaci prohlédnout novinky v poslední stabilní verzi VxWorks 6.9, která byla představena minulý rok. Jakou verzi používá Curiosity, se nám nepodařilo zjistit.

Práce bez nutnosti maximálního výkonu

Curiosity sice nemá nejnovější čtyřjádrový procesor s výkonnou grafickou kartou, ale to ani není potřeba. Vzhledem k množství dat, které zpracovává a posílá skrze bezdrátové spojení na Zem (32 kb/s, 2 Mb/s přes satelit) je současný výkon více než dostatečný.

Klepněte pro větší obrázek
Výbava Curiosity je rozsáhlá, hodně drahá laboratoř na kolečkách (Zdroj: Wikipedia)

Operační systém sice nepustí Angry Birds jako váš mobilní telefon, ale za to má mnohem větší stabilitu, ochranu prostředků a minimálně zatěžuje hardware na úkor spuštěných a kritických aplikací. Nutnost vyššího výkonu přichází s pokročilejšími senzory a komponenty, kdy se zvýší počet dat, které je nutné přenést v rámci systému, zpracovat a přijímat či vysílat.

Klepněte pro větší obrázek
Dvě z mnoha kamer, které má k dispozici Curiosity (Zdroj: Wikipedia)

Jednoduchý příklad je například u klasických snímacích čipů (rozlišení 1 600 × 1 200, 10 snímku za sekundu nebo 720p video), ale i ty mají samostatnou elektroniku určenou pro zpracování, která je mnohem efektivnější než hlavní procesor. Kamery mají i vlastní 8GB flash paměť pro uložení 5 500 snímků s bezztrátovou kompresí JPG.

Klepněte pro větší obrázek
Výsledný snímek zpracovaný kamerou, systémem a poslaný bezdrátově na Zem (Zdroj: NASA)

A stejně jako i u některých současných pracovních úkonů by vám bez problému stačil i hodně starý počítač, Curiosity si vystačí s výkonem a výbavou, se kterou se nyní pohybuje na Marsu.

Diskuze (86) Další článek: Seagate: muži zálohují svá důležitá data více než ženy

Témata článku: Technologie, Technika, Software, Hardware, Mars, Angry, Nintendo Wii, Bezproblémové fungování, Výsledný snímek, Minulost, Záření, Nintendo wii herní konzole, Honda, Dnešní čip, Ozáření, Starý systém, BAE Systems, Curiosity, Mar, Sonda, Starý počítač, Technolog, Wind, Mars vozítko, Ionizující záření, Software na Heureka.cz



Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

** Sex manželských párů jen při zvláštních příležitostech. ** Ložnice ovládnou sexuální roboti s umělou inteligencí. ** I to je jeden ze závěrů Mezinárodní robotické konference.

Filip KůželJiří Liebreich
RobotiSexUmělá inteligence
CD Projekt RED odhalil své plány. Nová trilogie Zaklínače, pokračování Cyberpunku a další projekty

CD Projekt RED odhalil své plány. Nová trilogie Zaklínače, pokračování Cyberpunku a další projekty

Po prvotním zklamání se Cyberpunkem 2077 nemá CD Projekt v úmyslu se vzdát ani v nejmenším. Právě naopak.

Martin Nahodil
CD Projekt REDByznys
Ani šroubky nepomohly. Rozborka Apple Watch Ultra ukázala, že hodinky nepůjdou snadno opravit

Ani šroubky nepomohly. Rozborka Apple Watch Ultra ukázala, že hodinky nepůjdou snadno opravit

** Apple Watch Ultra jsou větší, masivnější a dostaly i speciální šroubky ** Ty ale k opravě nejdůležitějších komponent nepomohou ** Oprava či výměna některých částí bude náročná

Martin Miksa
iFixitRozborkaApple Watch
Nový hit. Tahle appka vám udělá profilovku jako od pouličního ilustrátora

Nový hit. Tahle appka vám udělá profilovku jako od pouličního ilustrátora

** Aplikace NewProfilePic se na Androidu stala hitem ** Můžete si v ní vytvořit profesionálně vypadající profilovky ** Pozor ale na agresivní cenovou politiku za Pro verzi

Martin Chroust
FotografieUmělá inteligenceMobilní aplikace
25 nejlepších filmových parodií, které můžete vidět. Víme, kde je najdete online

25 nejlepších filmových parodií, které můžete vidět. Víme, kde je najdete online

Filmové parodie jsou divácky velmi vděčné a mezi filmaři oblíbené. Tvůrci v nich mohou totiž zcela beztrestně vykrádat cizí díla a v jejich nápodobě popustit uzdu své fantazii. Vybrali jsme nejlepší zahraniční i české parodie.

Marek Čech
Filmy, které musíte vidět
Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

** Google umí kromě vyhledávání i spoustu dalších věcí ** Vybrali jsme více než 15 užitečných funkcí a schopností ** Stačí zadat do vyhledávače ta správná klíčová slova

Karel Kilián
TipyVyhledávačeGoogle
Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

** Zapomeňte na rozčtverečkovaná místa, kterých si každý všimne ** Mapy.cz musely dokonale zakrýt desítky parabol ** Základnou se přitom na webu chlubí i její majitel. Kocourkov

Jakub Čížek
ČeskoMapy.czMapy
Nastal pravý čas na výměnu telefonu. Jak poznat, že ten váš už dosluhuje?

Nastal pravý čas na výměnu telefonu. Jak poznat, že ten váš už dosluhuje?

** Jak poznat, že váš telefon má nejlepší dny za sebou? ** Vypadá potlučeně, má pavučinu nebo nedostává aktualizace? ** Ukážeme si, kdy má smysl jeho oprava, a kdy už jen koupě nového

Martin Chroust
Prasklý displejVysloužilý mobilSmartphony
Baterie se po čase nafukují. Jedna značka řeší tento problém častěji než ostatní

Baterie se po čase nafukují. Jedna značka řeší tento problém častěji než ostatní

** Na světě je video, na němž jsou Samsungy s nafouknutou baterií ** Stačí telefon nechat pár let v šuplíku ** Jak tomuto jevu zabránit, a kam odevzdat starý telefon?

Martin Chroust
BaterieSmartphony
Jako kapka v moři. Prodeje všech Pixelů za posledních šest let jsou jen zlomkem toho, co prodá Samsung za rok

Jako kapka v moři. Prodeje všech Pixelů za posledních šest let jsou jen zlomkem toho, co prodá Samsung za rok

** Google na poli Pixelů vyvíjí velkou míru snahy ** Ta se mu však v prodejích zatím nevrací ** Za 6 let prodal tolik telefonů, jako desetinu toho, co Samsung za rok

Martin Chroust
PixelKeynote
Kurvítka v základní výbavě, výrobci mají umělé zastarávání v malíku. Začalo to bateriemi, pokračuje softwarem

Kurvítka v základní výbavě, výrobci mají umělé zastarávání v malíku. Začalo to bateriemi, pokračuje softwarem

** Nejen mobilní výrobci jsou naučeni rok od roku prodávat stále více telefonů ** Tento trend se však zákonitě musí někdy zastavit ** Jenže, co naplat, když jsou starší zařízení „uměle“ nepoužitelná?

Martin Chroust
Prasklý displejBaterieAktualizace softwaru
Konec českého poskytovatele internetu v přímém přenosu. Připomíná to krachující energetické firmy
Lukáš Václavík
CETINPoskytovatelé internetuPřipojení k internetu