NASA sedang mengembangkan chip komputer baru yang kuat yang dirancang untuk secara dramatis meningkatkan kecerdasan dan kinerja pesawat ruang angkasa masa depan. Melalui kemitraan komersial, proyek ini menciptakan teknologi pemrosesan canggih yang mampu membantu pesawat ruang angkasa beroperasi lebih mandiri dalam misi yang jauh dari Bumi.
Proyek Komputasi Penerbangan Luar Angkasa Berkinerja Tinggi NASA bertujuan untuk meningkatkan kemampuan komputasi pesawat ruang angkasa yang digunakan dalam eksplorasi ruang angkasa. Misi saat ini mengandalkan prosesor lama karena cukup tahan lama untuk bertahan dalam kondisi luar angkasa yang ekstrem. Meskipun chip ini dapat diandalkan, namun kinerjanya kurang diperlukan untuk misi yang lebih maju.
Badan tersebut mengatakan prosesor yang lebih baru dan berkinerja lebih tinggi sangat penting untuk pesawat ruang angkasa otonom di masa depan, analisis sains yang lebih cepat, dan mendukung astronot dalam misi ke Bulan dan Mars.
“Dibangun berdasarkan warisan prosesor luar angkasa sebelumnya, sistem multi-inti baru ini tahan terhadap kesalahan, fleksibel, dan berkinerja luar biasa,” kata Eugene Schwanbeck, manajer elemen program untuk program Game Changing Development NASA di Langley Research Center di Hampton, Virginia. “Komitmen NASA untuk memajukan komputasi penerbangan luar angkasa merupakan kemenangan atas pencapaian teknis dan kolaborasi.”
Prosesor yang diperkeras radiasi menghadapi ujian ekstrem
Inti dari proyek ini adalah prosesor tahan radiasi baru, yang dirancang untuk memberikan daya komputasi hingga 100 kali lebih besar daripada komputer penerbangan luar angkasa saat ini, sekaligus bertahan di lingkungan luar angkasa yang keras. Para insinyur di Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di California Selatan melakukan berbagai tes yang dirancang untuk mensimulasikan kondisi ini.
“Kami menguji chip-chip baru ini dengan melakukan pengujian radiasi, termal, dan guncangan, sekaligus mengevaluasi kinerjanya melalui kampanye pengujian fungsional yang ketat,” kata Jim Butler, manajer proyek komputasi spasial berkinerja tinggi di JPL.
Untuk melakukan penerbangan luar angkasa, prosesor harus tahan terhadap radiasi elektromagnetik yang intens dan fluktuasi suhu yang cukup besar yang dapat merusak komponen elektronik. Partikel berenergi tinggi dari Matahari dan luar angkasa juga dapat memicu kesalahan komputer yang memaksa pesawat ruang angkasa masuk ke “mode aman”, mematikan sementara sistem yang tidak penting sampai para insinyur memperbaiki masalahnya.
NASA juga sedang menguji bagaimana chip tersebut memenuhi tantangan pendaratan di planet.
“Untuk mensimulasikan kinerja dunia nyata, kami menggunakan skenario pendaratan dengan ketelitian tinggi dari misi NASA sebenarnya yang biasanya memerlukan perangkat keras yang haus daya untuk memproses data sensor pendaratan dalam jumlah besar,” kata Butler. “Ini adalah saat yang menyenangkan bagi kami untuk mengerjakan perangkat keras yang memungkinkan lompatan besar NASA berikutnya.”
Pengujian di JPL dimulai pada bulan Februari dan diperkirakan akan berlanjut selama beberapa bulan. Hasil pertama sangat menggembirakan. Menurut NASA, prosesor tersebut bekerja seperti yang diharapkan dan telah menunjukkan tingkat kinerja sekitar 500 kali lebih tinggi daripada chip tahan radiasi yang saat ini digunakan di pesawat ruang angkasa.
Tim juga menandai dimulainya pengujian dengan momen simbolis dengan mengirimkan email berjudul “Hello Universe”, merujuk pada pesan pengantar terkenal yang digunakan pada masa-masa awal pemrograman komputer.
Pesawat luar angkasa bertenaga AI dan misi luar angkasa
Prosesor ini dikembangkan bersama oleh JPL dan Microchip Technology Inc., yang berbasis di Chandler, Arizona. Perusahaan ini bekerja sama dengan NASA dalam kemitraan komersial dan sampel chip telah dibagikan dengan mitra pertahanan dan ruang angkasa komersial.
Teknologi ini diharapkan dapat memainkan peran utama di masa depan pesawat ruang angkasa otonom. Dengan menggunakan kecerdasan buatan, pesawat ruang angkasa dapat bereaksi secara real-time terhadap situasi tak terduga ketika penundaan komunikasi membuat kendali manusia menjadi tidak praktis. Chip ini juga dapat membantu misi luar angkasa memproses, menyimpan, dan mengirimkan sejumlah besar data ilmiah secara lebih efisien ke Bumi.
NASA mengatakan prosesor tersebut pada akhirnya dapat mendukung misi berawak ke Bulan dan Mars.
Prosesor kecil dengan daya komputasi besar
Perangkat ini dikenal sebagai system-on-a-chip (atau SoC), artinya perangkat ini menggabungkan komponen-komponen penting komputer ke dalam satu unit kompak. Prosesor mencakup unit pemrosesan pusat, komputer offload, sistem jaringan canggih, memori, dan antarmuka input/output.
SoC banyak digunakan di ponsel pintar dan tablet karena kompak dan hemat energi. Namun, versi NASA dirancang untuk bertahan selama bertahun-tahun di luar angkasa, berpotensi melakukan perjalanan jutaan (atau bahkan miliaran) mil dari Bumi tanpa pemeliharaan atau perbaikan.
Setelah prosesor tersebut disertifikasi untuk digunakan di luar angkasa, NASA berencana untuk mengintegrasikannya ke dalam berbagai misi, termasuk pengorbit Bumi, penjelajah planet, wahana antariksa, dan habitat berawak.
Teknologi ini juga bisa memberikan manfaat bagi Bumi. Microchip berencana untuk mengadaptasi prosesor tersebut ke industri seperti penerbangan dan manufaktur mobil.
Kolaborasi antara NASA dan industri
Proyek ini dikelola oleh program Game Changing Development (GCD) dari Direktorat Misi Teknologi Luar Angkasa NASA Langley. Program GCD dan JPL, yang dikelola oleh Caltech di Pasadena, California, mengawasi proses pengembangan mulai dari perencanaan misi dan studi industri hingga penyelesaian akhir.
JPL NASA memilih Microchip sebagai mitra pada tahun 2022, dan perusahaan tersebut mendanai penelitian dan pengembangannya sendiri pada prosesor tersebut.
