股道网 消费 什么样的电脑才能经得起火箭发射的狂震、失重和强辐射?

什么样的电脑才能经得起火箭发射的狂震、失重和强辐射?

国际空间站(International Space Station)的宇航员们将在未来的几个星期里启用新的计算…

国际空间站(International Space Station)的宇航员们将在未来的几个星期里启用新的计算机,以适应恶劣环境。被称为“坏”的太空环境首当其冲。
第一,当火箭以每小时25000英里的速度发射时,计算机必须承受剧烈的震动。抵达空间站后,计算机必须能承受失重和比地球高100倍的辐射。
2月20日,一艘无人货船发射了一架名为“太空计算机2号”(SpaceborneComputer-2)的新计算机和数吨其他空间设备。装备装好之后,宇航员什么都不用做。计算机将在规划的两三年的部署期内自动运行,或者由地球控制。
随着“空间计算机2号”(SpaceborneComputer-1)的启动,“空间计算机1号”(SpaceborneComputer-1)即将退役。后一个系统在2017年成功安装,总共运行了658天,远远超过预期的365天。

这些计算机都是由慧与公司(Hewlett Packard Enterprise)生产的,它们都是现货(非定制商品),设计用于在恶劣环境中运行。但这种恶劣环境通常指海上石油钻井平台等地点,因此,并非所有人都坚信,这些计算机能够应付更为严酷的空间环境和前往国际空间站的旅程。

“许多人一度认为,计算机不能承受发射时的震动、撞击和摇动,”慧与公司太空计算机项目首席工程师马克·费尔南德斯说。
新电脑的大小和几个手提行李差不多,但却能装30-40台笔记本电脑。Fernandez说,它的重量大概和“一个橄榄球运动员或者一个中等大熊猫差不多”。
这种计算机唯一要做的太空定制,就是使它能够处理不断增加的辐射,这些辐射会导致电子设备故障。Fernandez说,他们添加了一个软件,可以监视电脑中出现的任何问题,并让团队进行远程修复。
慧和公司的2号太空计算机将被用于国际空间站。图为 Courtesy of HPE/Andrew Samplawski Photography©2020
来自太空电脑1号的经验告诉我们:失重会带来一些意料之外的问题。在太空中,“太空电脑1号”的冷却风扇线圈与设备的其它部件摩擦,造成磨损,并有可能产生故障。为防止这种情况发生,“太空电脑2号”内的电线被固定住。
空间计算机2号的目标之一就是要改变在太空中收集的大量数据的处理方式。这些数据决定着国际太空站的生活。虽然速度比大多数美国家庭使用的网络速度更快,但在太空计算机计划实施前,这些数据是通过类似卫星数据连接的方式传送到地球上进行处理的。
在此之前,科学家们必须等上几个小时甚至几个星期才能得到国际空间站的实验结果。认为比较重要的数据(如与宇航员的通信)将优先考虑处理。
在太空计算机2号上,宇航员拥有足够的计算能力来处理飞船上的数据。该计算机还预先安装了一些微软公司(Microsoft)的软件,可用于分析所收集的数据。
所以宇航员只需将实验结果和其他关键信息发送回地球,等待时间就会减少到几分钟。另外,外部研究者也更容易要求与空间站相连的计算机进行试验。目前已有十多位研究者提出这样的要求。
Fernandez说:“我们的计算速度比转录数据还快。
空间计算机2号的任务之一就是从微生物中提取 DNA序列,并对其进行分析。Fernandez说, DNA序列的文件是如此之多,把它们分开进行研究可以使得到结果的时间“从几个月减少到几分钟”。将来有一天,这种快速的 DNA检测技术能够帮助医生诊断疾病或者分析微生物,判断它们是否对健康构成威胁。
随着人类对宇宙更深层次的探索,这种快速处理将是一个不可缺少的技术。例如,要在地球和火星之间传送数据,只需24分钟,如果遇到紧急情况,这段时间会太长。因此,配备一台能快速处理数据的计算机对航天器至关重要,它能更快地作出决定,并让宇航员腾出时间做其他事情。安装一台这样的电脑,意味着许多任务可以被自动完成,而且只有当出现问题时,才需要人员的参与,正如慧和公司研究小组研发“太空电脑2号”时所做的。
把现在还需要人工来完成的工作交给电脑,这样就可以减轻人们的负担,这对探索火星的任务是很有帮助的。在本世纪30年代,美国宇航局(NASA)就曾计划实现这个目标。
打破现有技术的瓶颈
国际空间站上使用的设备通常需要首先在地球上进行多轮的开发和测试,以确保它们在太空中能够正常工作,而这个过程可能要持续多年。连续将两代太空计算机送入国际空间站,与第二代相比,仅对部分软件进行了微调,但并未进行其他测试,这是第一次。
它也许可以使人们在太空探索中使用更先进的技术。国际空间站也可以使用更新的、更经济实惠的技术,这样就能更快地完成新的研究。
当时的首席科学家 MichaelRoberts说:“国际空间站国家实验室(ISS National Lab)是一个全新的方法。这一处理能力是关键。
象慧和公司的太空电脑等设备也将成为全球电脑领域的下一个技术前沿。Belfast是贝尔法斯特女王大学的副教授, Belfast表示,到2025年,预计将有将近500亿台设备可以上网,这可能会使远在另一端的云数据中心难以承受。
若资料建立于邻近的地方,进行就近处理,将有助于确保这些装置运作时不会卡顿。这一技术在某些可能关系到人类生命的情况下尤其必要,比如无人驾驶汽车或机器人,因为它们工作时离人很近。
Wajis说:“无人驾驶汽车的系统还不能把数据传输到云中,处理它,然后再作出回应。”
现在,地球上已经有了这一设备,可以进行现场处理,但是这一技术还处于起步阶段。把他们送到太空去执行相应的任务,作为一次压力测试,也许可以加速他们在地球上的实际应用。(财富中文网)
Wagez说:“在一些概念上,太空和地球是一样的。研究组正在寻找新的测试环境,太空就是其中之一。

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作者: 股道网

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