دانش فضایی

دانش فضایی

صفحه نخست . مقاله‌های علمی . مهندسی فضایی . کامییوترهای فضایی مقاوم در برابر تشعشع

 

پنجشنبه, ۳۰ شهریور ۱۳۹۶

این مطلب تا کنون ۸۷۲۶ بار خوانده شده است

شنبه، ۱۰ تير ۱۳۸۵

کامییوترهای فضایی مقاوم در برابر تشعشع

 
کامییوترهای فضایی مقاوم در برابر تشعشع

اگر برخی اوقات کامپیوترتان به درستی کار نکند، داده‌هایتان را از بین ببرد یا حتی کاملاً از کار بیفتد، قاعدتاً شما عصبانی خواهید شد. ولی برای فضانوردی که به کامپیو‌تر اعتماد می‌کند تا برنامه مسیر حرکت و سیستم‌های پشتیبان زندگی‌اش را پردازش ‌کند، هرگونه نقصی در کامپیو‌تر، فاجعه بسیار اسف‌باری به بار خواهد آورد.

 

کامپيوترهاي مقاوم در برابر تشعشع براي فضاپيماهاي آينده

انسان‌هایی که در این فضاپیما هستند، تنها چیزهایی نیستند که نیاز به حفاظت در مقابل تشعشعات فضایی دارند، کامپیوترهای آنها نیز نیاز به حفاظت دارند

.  منبع  : نشریه خبرهای هوافضایی، شماره ۷۶   .
 

محققان بر روی کامپیوترهای پیشرفته‌ای کار می‌کنند که حتی با بمباران تشعشعات فضایی، می‌توانند به درستی کار کنند.
اگر برخی اوقات کامپیوترتان به درستی کار نکند، داده‌هایتان را از بین ببرد یا حتی کاملاً از کار بیفتد، قاعدتاً شما عصبانی خواهید شد. ولی برای فضانوردی که به کامپیوتر اعتماد می‌کند تا برنامه مسیر حرکت و سیستم‌های پشتیبان زندگی‌اش را پردازش ‌کند، هرگونه نقصی در کامپیوتر، فاجعه بسیار اسف‌باری به بار خواهد آورد.

متأسفانه، تشعشعات موجود در فضا، می‌توانند چنین مشکلاتی پدیدآورند. براثر برخورد ذرات سریع پرتوهای کیهانی با مدارهای میکروسکوپی تراشه‌های کامپیوتر، ممکن است سیستم دچار مشکل شود. اگر این اشکال‌ها، فضاپیما را در جهت نادرست قرار دهد یا در سیستم پشتیبان زندگی تداخل ایجاد کند، خبرهای بدی در انتظار فضانوردان خواهد بود.

به همین دلیل برای
تضمین امنیت در اغلب مأموریت‌های فضایی از تراشه‌های  کامپیوتری مقاوم در برابر تشعشع استفاده می‌کنند. این تراشه‌ها یا به عبارتی تراشه‌های رَدهارد((Rad-hard تفاوت‌های بسیاری با تراشه‌‌های معمول دارند؛ مثلاً، این تراشه‌‌ها ترانزیستورهایی اضافی دارند که برای خاموش و روشن‌شدن، انرژی‌ای بیش از حد معمول لازم دارند و در نتیجه اشعه‌های کیهانی نمی‌توانند به سادگی آنها را تحریک کنند.

تراشه‌های رَدهارد حتی  در وضعیت‌هایی که تراشه‌های معمولی ممکن است دچار اشکال شوند، محاسبات دقیق خود را انجام می‌دهند. ناسا، تقریباً، تنها به این تراشه‌های بسیار پایدار اتکا می‌کند تا بتواند در فضا از کامپیوتر استفاده نماید. این تراشه‌های خاص نقطه‌ضعف‌هایی نیز دارند: آنها بسیار گرانند، انرژی زیادی مصرف می‌کنند و کُند هستند- سرعت آنها حدوداً یک دهم سرعت یک پردازنده (CPU) در کامپیوترهای شخصی امروزی است.

از آنجا که ناسا قصد دارد انسان‌هایی را به ماه و مریخ بفرستد، طراحان مأموریت‌ها دوست دارند که فضاپیمایشان قدرت محاسباتی بیشتری داشته باشد.

قدرت محاسباتی بیشتر در فضاپیما به آنها کمک می‌کند که در مصرف یکی از محدودترین منابع خود، یعنی پهنای باند، صرفه‌جویی نمایند. پهنای باند موجود برای فرستادن داده‌ها به زمین بسیار کم است و همچون گلوگاهی است که سرعت محاسبات را کاهش می‌دهد. سرعت انتقال داده‌ها حتی از مودم‌های خط تلفن قدیمی کندتر است. اگر بتوان عملیات محاسباتی مربوط به داده‌های خام بسیار زیادی را که حسگرهای فضا‌پیما جمع‌آوری کرده‌اند، همان‌جا انجام داد، آنگاه دانشمندان می‌توانند تنها نتایج را بفرستند که مسلماً پهنای باند بسیار کمی را اشغال خواهد کرد. در این صورت، کاوشگرهایی که در سطح ماه یا مریخ به بررسی مشغولند، می‌توانند از این کامپیوترهای سریع استفاده کنند و به محض جمع‌آوری داده‌ها آنها را تحلیل کنند و به سرعت نواحی‌ای را که برای دانشمندان جالب‌تر است تشخیص دهند و حتی ممکن است بتوانند در صورت مواجهه با موارد گذرا، داده‌های بیشتری را جمع‌آوری کنند. سیاره‌نوردها نیز از قدرت مضاعف موجود در این پردازنده‌های جدید بهره خواهند برد.

مسلماً استفاده از پنتیوم و دیگر تراشه‌های مرسوم قدرتمند و ارزان‌قیمتی که در کامپیوترهای شخصی وجود دارد، کمکی فوق‌العاده خواهد بود ولی قبل از استفاده از آنها، باید مشکل خطاهای ناشی از تشعشعات را حل کرد. بدین منظور، ناسا بر روی پروژه‌ای به نام EAFTC (محاسبات سازگار با محیط، مقاوم در برابر خطا) کار می‌کند. محققانی که روی این پروژه کار می‌کنند برای بهره‌گیری از پردازنده‌های کامپیوترهای شخصی در مأموریت‌های فضایی راه‌های مختلفی را آزمایش کرده‌اند. توجه این محققان بیشتر بر روی "خطاهای یک مرحله‌ای" است، یعنی معمول‌ترین نوع اشکالی که بر اثر نفوذ ذرات تشعشعی به درون تراشه‌ها به‌وجود می‌اید.

رافائل سُوم، عضوی از گروه محققان ناسا، می‌گوید: "یک راه ساده برای بهره‌گیری از پردازنده‌های معمول و سریع در فضا استفاده از سه برابر تعداد پردازنده‌هایی است که نیاز دارید. هر سه پردازنده محاسبات یکسانی انجام می‌دهند و سپس برای تعیین پاسخ ری‌گیری می‌شود. اگر در یکی از پردازنده‌ها خطای ناشی از تشعشع به‌وجود آمده باشد، آنگاه هنوز دو پردازنده دیگر پاسخ درست را به ما می‌دهند و نتیجة ری‌گیری به نفع آنها بوده و پاسخ صحیح به دست خواهد آمد."

این روش کار می‌کند ولی انجام محاسبات سه‌گانه، اغلب اتلاف انرژی الکتریکی ارزشمند و توانایی محاسبه برای کارهایی است که آنقدرها هم حیاتی نیستند.

 

سُوم ادامه می‌دهد: "ما، برای انجام عاقلانه‌تر و کارآمدتر این‌کار، در حال ساخت نرم‌افزاری هستیم که محاسبات را از نظر اهمیت درجه‌بندی می‌کند. اگر محاسبة موردنظر، مثل جهت‌یابی، بسیار مهم است، باید هر سه پردازنده رای دهند. اگر اهمیت آن مثل به‌دست آوردن ترکیب شیمیایی یک سنگ، کم است، ممکن است فقط از یک یا دو پردازنده استفاده شود."

این روش، تنها یکی از ده‌ها تکنیکی است که EAFTC  قصد دارد در یک نرم‌افزار بگنجاند. نتیجة این کار، کارآمدی بیشتر است. بدون نرم‌افزار EAFTC، کامپیوتری مبتنی بر پردازنده‌های معمولی، 100-200 درصد ظرفیت مازاد نیاز دارد تا سیستم را از خطاهای ناشی از تشعشعات محفاظت کند. ۱۰۰ درصد ظرفیت مازاد یعنی دو پردازنده، ۲۰۰ درصد یعنی سه پردازنده، درحالی‌که در صورت حضور نرم‌افزار EAFTC، فقط 15-20 درصد ظرفیت مازاد برای دستیابی به همان درجه حفاظت نیاز است و بقیة زمان پردازنده صرفه‌جویی شده و می‌توان آن را به صورت مفید استفاده کرد.

سُوم یادآوری می‌کند "قرار نیست EAFTC جایگزین پردازنده‌های رَدهارد شود. "برخی کارها، مانند سیستم پشتیبان زندگی، آنقدر اهمیت دارند که ما همواره می‌خواهیم تراشه‌های مقاوم در برابر تشعشع محاسبات مربوط به آنها را انجام دهند." ولی، الگوریتم‌های EAFTC، در جای خودشان حجم محاسبات را کم می‌کنند و با کاهش مقدار انرژی الکتریکی مصرفی، توانایی محاسباتی بیشتری را برای مأموریت‌های بعدی فراهم می‌آورند.

اولین آزمایش EAFTC روی ماهواره‌ای به نام اسپیس تکنولوژی موسوم به ST-8 انجام خواهد شد. ST-8 فناوری‌های فضایی آزمایشگاهی جدید همچون EAFTC را در فضا امتحان می‌کند تا استفاده مطمئن‌تر از آنها را در مأموریت‌های آتی امکان‌پذیر نماید.

این ماهواره، که قرار است در سال ۲۰۰۹ پرتاب شود، در هر کدام از مدارهای بیضوی خود از درون کمربندهای تشعشعاتی وان‌آلن عبور می‌کند تا EAFTC را در محیط‌هایی با تشعشعات بالا مشابه اعماق فضا آزمایش کند.

اگر همه چیز درست باشد، فضاپیماهای بدون سرنشینی که در منظومه شمسی در حال حرکت هستند، به زودی از همان تراشه‌هایی استفاده خواهند کرد که در کامپیوتر شخصی شما به‌کار می‌رود، البته بدون هیچ خطایی.

 

مقاله‌های علمی   مهندسی فضایی   فناوری فضایی   سیستم‌های کنترل فضایی   تشعشع فضایی   کامپیوتر فضایی   

کلیدواژه‌ها:

ارسال به بالاترین  ارسال به دنباله  ارسال به فیس‌بوک  ارسال به دلیشز  ارسال به گوگل بوکمارک  ارسال به گوگل باز  ارسال به کلوب دات کام  


آخرین مطالب منتشر شده در دانش فضایی

چند مطلب تصادفی از دانش فضایی

نظر شما چیست؟                         
 
*  نام و نام خانوادگی
*  پست الکترونیک
(نمایش داده نخواهد شد)
آدرس وبگاه

دانش فضایی همواره آماده پاسخگویی به پرسش‌های شما درباره مقالات منتشر شده٬ است .

شما همچنین می‌توانید با استفاده از این فرم اطلاعات تکمیلی خود را درباره این مطلب با سایر خوانندگان دانش فضایی به اشتراک بگذارید.

 

صفحه نخست

رویدادهای فضایی

مقاله‌های علمی

مراكز فضایی دنیا

اینترنت و فضا

ارتباط با ما

درباره دانش فضایی

انوشه انصاری

ایران در فضا

رادیو دانش فضایی

تلویزیون دانش فضایی



آخرین مطلب:

 

RSS Feed

با عضو شدن در لیست علاقمندان دانش فضایی، اولین کسی باشید که مطالب این وب‌سایت را می‌خوانید٬ می‌بینید یا می‌شنوید:

::  عضو شوید  ::


دوست دانش فضایی شوید

فیدبرنر دانش فضایی دانش فضایی در توییتر دانش فضایی در فیس‌بوک دانش فضایی در فرندفا دانش فضایی در پیغامک 

تبلیغات
موسسه طبیعت آسمان شب٬ فروشنده انواع تلسکوپ و دوربین دوچشمی٬ میکروسکوپ٬ لوازم عکاسی٬ سه پایه و مقر٬٬ کتاب و پوستر و طراح و سازنده انواع رصدخانه و آسمان نما
خرید و فروش انواع تلسکوپ
 

 

معرفی یک کتاب فضایی
معاهدات و اصول فضای ماورای جو سازمان ملل متحد
معاهدات و اصول ماورای جو سازمان ملل متحد

 

دانشنامه فضایی٬ سازمان فضایی ایران
مجله نجوم
پارس اسکای

آویا٬ پایگاه اطلاع‌رسانی هوافضای ایران

نظر خود را درباره دانش فضایی به آلکسا بگویید

قطار وبگردی

ايروشاپ٬ اولين فروشگاه اينترنتي تخصصي مهندسي هوافضا

پرسش و پاسخ‌های کانوت

صفحه نخست   .  درباره دانش فضایی   .  نقشه سايت   .  تماس با دانش فضایی  انوشه انصاری٬ بانوی ایرانی در فضا

 برداشت از مطالب وب‌سايت   دانش فضایی  به شرط ذكر منبع و ايجاد لينك به صفحه مطلب مورد نظر،  آزاد است