يوم 22 أكتوبر 2021 م: تحتاج أجهزة الكمبيوتر في الفضاء إلى التعامل مع الإشعاع الكوني Cosmic Radiation – والتعافي من الأعطال المحتملة بسرعة. يقوم الباحثون في جامعة ولاية مونتانا Montana State University MSU باختبار نظام RadPC ، وهو نظام حوسبة مقاومة للإشعاع Radiation-Tolerant Computing System ، ويتم الاختبار على صواريخ السبر Sounding Rockets و البالونات عالية الارتفاع High-Altitude Balloons منذ عام 2014 م بدعم من برنامج فرص الطيران Flight Opportunities التابع لوكالة ناسا.

 

تم الانتهاء من أحدث اختبار طيران لهذا النظام الشهر الماضي (سبتمبر 2021 م) على منطاد Thunderhead System التابع لـ Raven Aerostar . اختبرت الرحلة أحدث إصدار من تصميم نظام RadPC – وهناك اختبار آخر سيكون جزء من برنامج ناسا Artemis إلى القمر.

 

فيما يلي المزيد للتعرف على الحوسبة المقاومة للإشعاع ، وكيف تقدم RadPC كجزء من جهودنا لاختبار التقنيات الواعدة على المركبات شبه المدارية Suborbital Vehicles .

.

الموضوع

 

أثناء قراءة هذا المقال ، لا داعي للقلق من أن الإشعاع الكوني قد يدمر الكمبيوتر الذي يعرضه. وذلك لأن الغلاف الجوي للأرض يوفر الحماية ضد مثل هذا الإشعاع. ومع ذلك ، بالنسبة لرواد الفضاء الذين يعتمدون على أنظمة الحوسبة Computing Systems في الفضاء ، فإن الإشعاع الكوني هو مصدر قلق حقيقي. لهذا السبب تدعم وكالة ناسا اختبارات أنظمة الحوسبة المقاومة للإشعاع على المركبات شبه المدارية – وفي النهاية الاختبار على القمر.

 

في يوم 28 يوليو و يوم 22 سبتمبر 2021 م، أطلق باحثون من جامعة ولاية مونتانا (MSU) نظامًا حسابيًا يتحمل الإشعاع يسمى RadPC على منطاد مرتفع في سيوكس فولز Sioux Falls بولاية داكوتا الجنوبية South Dakota من Raven Aerostar. على مدار الرحلتين ، وصل المنطاد إلى ارتفاعات تصل إلى 22.5 كم (75000 قدم) وقدم ما مجموعه أكثر من 80 ساعة طيران ، مما مكّن الباحثين من اختبار تقنية الحوسبة ضد أكثر من 3000 عطل محقون للنظام Injected System Faults ؛ تم استرداد نظام RadPC من كل من الرحلتين بنجاح. أصبحت الرحلة ممكنة بتمويل من برنامج فرص الطيران Flight Opportunities التابع لناسا ، وهو جزء من إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء Space Technology Mission Directorate STMD التابعة للوكالة.

 

قال كريستوفر بيكر Christopher Baker ، المدير التنفيذي لبرامج ناسا لفرص الطيران وبرنامج تكنولوجيا المركبات الفضائية الصغيرة Small Spacecraft Technology : “إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء STMD تهتم بكل شيء لخلق وتعزيز التعاون والفرص لتطوير التكنولوجيا الرائدة. لقد حاولنا إنشاء مساحة للتطور السريع الذي يسمح للتكنولوجيا الخاصة بشركائنا في الأوساط الأكاديمية والصناعية بالتدفق بين برامج وفرص ناسا. إنه حقًا نموذج رائع للتنمية والشراكة داخل الحكومة وخارجها”.

 

كانت رحلة المنطاد الأخيرة واحدة من عدة اختبارات طيران شبه مدارية لتقنية RadPC قبل الاختبار القمري المخطط له كجزء من برنامج أرتميس Artemis التابع لناسا. الهدف؟ التأكد من أن نظام الحوسبة يمكنه تحمل جزيئات الإشعاع عالية الطاقة المنبعثة من الشمس والأجرام السماوية الأخرى.

 

أوضح الدكتور بروك لاميريس Brock LaMeres ، الأستاذ في جامعة ولاية مونتانا MSU والباحث الرئيسي في مشروع RadPC: “بمجرد مغادرة الغلاف الجوي للأرض ، تفقد الحماية التي يوفرها ضد الإشعاع الكوني ، والذي يمكن أن يتسبب في حدوث أخطاء متقطعة في أنظمة الحوسبة أو حتى تعطل كامل”.

 

تم تصميم هذا الابتكار ليحل محل المعالجات المعطلة في الوقت الفعلي من خلال نظام المعالجة ذو الأنوية الزائدة Redundant Core Processing System . يتضمن نوى Cores متعددة على شريحة إلكترونية Chip واحدة ، مما يسمح للنظام بالانتقال من النواة المعطلة إلى نواة تعمل. يتضمن RadPC أيضًا تنقية الذاكرة الخلفية Background Memory Scrubbing وأكواد تصحيح الأخطاء Error Correction Codes لضمان الأداء وقدرات التغلب علي الأعطال.

 

قال لاميريس LaMeres: “نحن نعلم أن أنظمة الحوسبة ستتعرض للإشعاع في الفضاء – وهذا أمر لا مفر منه – لذا فإن ما فعلناه هو بناء نظام مصمم لتوقعه وتجنبه والتعافي منه بسرعة”.

 

من المقرر أن يطير نظام RadPC إلى القمر في عام 2023 للاختبار على سطح القمر للتحقق من صحة وظائفه خلال البعثات الفضائية طويلة الأمد Long-Duration Space Missions . وفقًا لـ لاميريس LaMeres ، يمثل الاختبار القمري إحدى الخطوات النهائية قبل استخدام التكنولوجيا على نطاق واسع في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.

 

اقرأ أيضا:

 

• أنواع البالونات العلمية Types of Balloons

.

• ناسا – حقائق حول البالونات العلمية Scientific Balloons Facts

.

• أسئلة متكررة حول البالونات البحثية Scientific Balloons FAQs

.

تطوير التكنولوجيا من خلال اختبارات الطيران المتتالية

 

استعدادًا للمهمة القمرية ، عمل لاميريس LaMeres وفريقه من الطلاب مع العديد من موفري الرحلات شبه المدارية من خلال برنامج فرص الطيران Flight Opportunities لتحسين تصميم الابتكار.

 

لنعد بالزمن للخلف إلى عام 2014 م: تم اختيار RadPC للتمويل تحت رعاية التماس الرحلات الجوية التقنية Tech Flights في وكالة ناسا ، والذي من خلاله اختارت جامعة ولاية مونتانا MSU شركة صواريخ السبر التي تسمي UP Aerospace of Denver لإجراء أول اختبار لها لـ RadPC خارج مختبر أرضي Ground-Based Lab .

 

قال لاميريس: “كانت تلك الرحلة رائعة وكانت تجربة متواضعة – لقد علمتنا الكثير”. “لقد ساعدنا في نضج النظام بأكمله إلى الحد الذي يمكننا فيه بالفعل بناء أجهزة من الدرجة الفضائية Space-Grade Hardware “.

قدم اختبار تحليق صاروخي ثانٍ في عام 2016 مزيدًا من التحسين للأجهزة جنبًا إلى جنب مع فرصة لطلاب جامعة ولاية مونتانا MSU للمشاركة في 10 أيام كاملة من التكامل الصارم وأعمال الاختبار – هذه المرة على نظام صاروخ Terrier-Orion التابع لناسا والذي تم إطلاقه من مرفق Wallops Flight التابع للوكالة في فيرجينيا Virginia .

 

على ارتفاع 120 كم (400000 قدم) أو أكثر ، زودت صواريخ السبر فريق جامعة ولاية مونتانا MSU ببيانات حول كيفية صمود RadPC في بيئة فضائية – ولكن التجربة كانت خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا (10-15 دقيقة). تطلع الفريق بعد ذلك لإجراء الاختبار علي متن بالون الارتفاعات العالية High-Altitude Balloon للتعرض لمدة أطول.

 

في رحلة عام 2019 على متن منطاد ستراتوليت Stratollite عالي الارتفاع التابع لشركة World View Enterprises ، جمع الفريق البيانات على مدار أربع ساعات. أخيرًا ، تمثل رحلتي المنطاد الأخيرتين للفريق لاختبار نظام RadPC على بالون Thunderhead System التابع لــ Raven Aerostar تتويجًا للاختبارات شبه المدارية السابقة ، مع تصميم محسّن للحمولة مستوحى من البيانات التي تم جمعها من الرحلات السابقة. البيانات التي تم الحصول عليها من جميع اختبارات الطيران ستتيح الاستعداد للمهمة القمرية القادمة.

 

اختبار الطيران شبه المداري الذي وفره برنامج Flight Opportunities ساعد أيضًا على تأهيل RadPC لمهام على متن الأقمار الصناعية الصغيرة بالإضافة إلى الاختبار في محطة الفضاء الدولية. بدأ لاميريس LaMeres أيضًا نشاطًا تجاريًا صغيرًا يسمى الحوسبة المرنة Resilient Computing لدعم تسويق تقنية RadPC وحصل على جائزة ناسا لأبحاث ابتكار الأعمال الصغيرة NASA Small Business Innovation Research.

 

قال لاميريس LaMeres: “لم تكن هناك فرصة لتحقيق هذا النجاح بدون دعم برنامج فرص الطيران Flight Opportunities . ببساطة لا توجد طريقة يمكنك من خلالها الدخول في هذه الأنواع من المهمات المدارية إلا إذا كان لديك تراث طيران وأثبتت من خلال اختبارات الطيران أنك اتخذت بالفعل الخطوات اللازمة لفهم كيفية بناء الأنظمة التي تحتاجها ناسا”.

.

للمزيد ولتحميل المقالة في صورة ملف PDF : من هنا

.

المصادر

 

1- Suborbital Testing Puts Moon-Bound Computing System Through its Paces – Oct 19, 2021 – NASA.

2- RadPC@scale – Suborbital Flight Demonstration of a Radiation Tolerant Computer System at-Scale – flightopportunities – NASA

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوكو 

************************************

 

مواضيع ذات صلة

.

• كتاب مسابير الفضاء Space Probes – الإصدار الأول (نسخة تجريبية)

.

• المركبات الفضائية الروبوتية Robotic Spacecraft

.

• المستوى المداري Orbital Plane

.

• المدارات Orbits الفضائية وأنواعها

.

• كتاب : الطائرة شبه المدارية SpaceShip Two

.

• ناسا – حقائق حول البالونات العلمية Scientific Balloons Facts

.

• نافذة الإطلاق Launch Window

.

• الطقس للإطلاق Weather to Launch

.

• بعثة المريخ Mars2020

.

• مسبار الأمل الإماراتي إلي المريخ UAE Hope Mars Probe

.