Многие представляют МКС как футуристичный корабль из «Звездных войн», где всё управляется нейросетями и голограммами. Но если вы заглянете в спецификации бортовых компьютеров станции, вы будете шокированы: они работают на процессорах, которые по мощности сопоставимы с Intel 80386 из начала 90-х.
Ваш смартфон в тысячи раз мощнее системы, которая управляет полетом многотонной махины на орбите. Почему космонавты не используют современные чипы и зачем им технологии 30-летней давности?
1. ГЛАВНЫЙ ВРАГ — РАДИАЦИЯ
На Земле нас защищает атмосфера и магнитное поле. В космосе электроника подвергается бомбардировке тяжелыми заряженными частицами.
Чем меньше и современнее транзистор в процессоре (те самые 3-5 нанометров), тем легче радиации его «выбить».
Одна частица может изменить бит в памяти с «0» на «1». Это называется Single Event Upset (SEU).
- На Земле это приведет к «синему экрану» или вылету игры.
- В космосе это может привести к случайному включению двигателей или отключению системы подачи кислорода.
Поэтому космические процессоры делают по «древним» техпроцессам (например, 150-250 нм). Их транзисторы такие огромные, что радиации гораздо сложнее нарушить их работу.
2. КОНЦЕПЦИЯ «ТРОЙНОГО ПРЫЖКА»
Надежность в космосе достигается не качеством одного чипа, а их количеством. Почти все критические системы на МКС и кораблях SpaceX работают на принципе избыточности.
Компьютер состоит из трех идентичных вычислительных модулей, которые работают параллельно.
- Все три модуля одновременно решают одну и ту же задачу.
- Система сравнивает результаты.
- Если один из модулей из-за радиации выдал ошибку (например, получил результат «5» вместо «4»), система принимает ответ двух других модулей как верный.
Этот метод называется «голосованием большинством». Сломавшийся модуль автоматически перезагружается и снова вступает в строй.
3. НИКАКОГО WINDOWS: ТОЛЬКО РЕАЛЬНОЕ ВРЕМЯ
Вы наверняка видели, как ваш компьютер «задумывается» на пару секунд при открытии папки. В космосе это недопустимо.
Бортовые системы работают на ОС реального времени (RTOS). Главное в них — не красота интерфейса, а детерминизм. Это значит, что если команда должна быть выполнена через 0.001 секунды, она будет выполнена ровно через этот промежуток. Никаких обновлений системы или фоновых процессов, которые могут «подвесить» компьютер в момент стыковки.
4. ПОЧЕМУ ТАК ДОРОГО?
Процессор с мощностью калькулятора, но с защитой от радиации (Radiation Hardened), может стоить $20 000 – $40 000. Его разработка и сертификация занимают десятилетия. Именно поэтому инженеры NASA и Роскосмоса предпочитают использовать проверенные временем чипы, которые гарантированно не «сойдут с ума» от первой же вспышки на Солнце.
ИТОГ
Космические технологии — это не про гигагерцы и мегабайты. Это про выживание. В пустоте космоса надежность важнее скорости, а умение системы признать свою ошибку и исправить её важнее, чем способность запустить сложную графику.
Так что, когда ваш телефон снова «глюкнет» на ровном месте, вспомните про старенький процессор на МКС. Он медленный, но он никогда не подведет тех, чья жизнь зависит от каждого его бита.