От Gemini до Curiosity: история использования компьютеров в космосе

Невероятно, но факт: большинство окружающих нас устройств мощнее, чем первые запущенные в космос компьютеры. AIN.UA продолжает изучать взаимное проникновение вычислительной инженерии и ракетостроения. Как развивались компьютеры в космосе и что они несли на борту — читайте в свежем выпуске нашего космического вестника.

1960-е

Первопроходцем в плане использования бортовой техники в космосе стал американский проект Gemini: его Gemini SpaceCraft Computer трудно сравнивать с современными устройствами, так как даже принципы работы вычислительных устройств были немного иными. Ведь техника тогда разрабатывалась под конкретные нужды и не была унифицирована.

Первый пилотируемый аппарат, Gemini 3

Разработанный IBM за $20,6 млн (рекордные деньги) прибор был способен обрабатывать 4096 слов  (так что аналога современной оперативной памяти в нем было немногим менее 4096 слов по 39 бит), а процессор способен был выполнять около 7000 операций в секунду.

1970-е

Формально стартовавшая в 1972 году программа Space Shuttle (первый запуск в 1981 году) использовала вычислительные машины все той же IBM: уже имеющий серийный номер IBM AP-101 нес на борту 16 бит «оперативки», а процессор был способен адресовать как раз такие объемы. Позже это число было увеличено до 1 Мб. Потребности NASA к тому времени существенно выросли (ведь на борту “Шаттлов” находились люди) так что они содержали своеобразные кластеры из 5 компьютеров каждый. Один аппарат нес на себе 5 таких кластеров. В скором времени мощности процессоров позволили выполнять более миллиона операций в секунду (в первых версиях – около 400 000 в секунду).

Форму космических челноков сегодня узнает каждый.

Запущенные в 1977 году «Вояджеры» использовали компьютеры с 67 мегабайтами памяти и центральным процессором мощностью 125 КГц, способным выполнять около 8000 операций в секунду. Оперативная память составляла 68 Кб.

1980-е

Во время космической гонки ни одна из супердержав не хотела уступать сопернику, поэтому руководством СССР было принято решение разработать ответ американским “Шаттлам”. Совершивший свой первый и последний полет в 1988 году «Буран» был рассчитан на работу в полностью автономном режиме, и даже приземление было выполнено без участия людей.

Советский Шаттл нес в себе 8 БЦВМ, каждый из которых работал на частоте 4 МГц и имел 128 КБ RAM при 16 КБ постоянной памяти.

1990-е

Плавно переходим от ракет-носителей и шаттлов к роверам и межпланетным станциям. Марсоход “Соджорнер”, запущенный NASA в 1997 году в рамках программы Mars Pathfinder, «прожил» 87 солов — марсианских суток (так как зависел от спускаемой платформы-ретранслятора, которая вышла из строя), однако успел собрать массу полезных сведений о Красной планете.

Соджорнер, местоположение которого до сих пор неизвестно

На борту устройство имело процессор, работающий на частоте 2 МГц, объем постоянной памяти составлял 176 Кб, а оперативной — 512 Кб. Такие мощности (вместе с техническими возможностями) позволяли марсоходу составлять трехмерные карты местности.

2000-е

Мессенджер (запущен в 2004 году) — космический аппарат, целью исследования которого являлся Меркурий. И хотя этой планеты он достиг только в 2011 году, большая часть работы все же пришлась на самое начало XXI века. Станция несет на себе два модуля, каждый из которых содержит основной и вспомогательный процессоры (25 МГц и 10МГц соответственно).

«Мессенджер» на фоне Меркурия

Кроме того устройство имеет привычный нам SSD-накопитель емкостью 1Тб и RAM в размере 8 Мб. Эта декада отметилась началом дублирования компьютерных систем на космических аппаратах: все-таки иметь запасную вычислительную машину выгоднее, чем потерять все устройство из-за ошибки.

2010-е

Хотя это десятилетие только достигло своей середины, уже сейчас можно смело отметить гений современной инженерной мысли: Mars Science Laboratory, которую несет на себе марсоход Curiosity.

Селфи Curiosity

«Любопытный» использует два независимых радиостойких компьютера, каждый мощностью 200 МГц, с 256 Мб RAM и 2 ГБ постоянной памяти. Используется многозадачная операционная система. В прошлом году роверу уже пришлось переключаться на резервный компьютер, когда первый временно вышел из строя. Основные мощности используются для научных инструментов и анализа маршрута.

Советуем почитать: Земля в иллюминаторе: современная связь в космосе.