1. конструкція
2. продуктивність
3. Простота - запорука надійності
4. Патчі, поновлення і полювання на помилки
5. Інформація не повинна губитися
6. шматочок сучасності

Ступінь комп'ютеризації космічних кораблів, як і всього іншого в нашому світі, невпинно зростає. На зміну сотням керуючих панелей з кнопками приходять ноутбуки, які космонавти можуть підключити в будь-якому місці МКС і отримати потрібні дані, або віддати команду. Звичайно, це не зовсім звичайні ноутбуки і бортові комп'ютери, і, хоча все частіше на борту використовується серійна техніка, у неї є цілий ряд цікавих особливостей.

конструкція

Якщо непосвяченому людині показати сучасний (та й старий, до речі, теж) комп'ютер для управління космічним кораблем, то він буде розчарований. Непоказний важкий металевий ящик, з якого виходять пара-трійка різнокольорових роз'ємів. І все. Ні тобі USB, ні монітора, навіть кнопок управління найчастіше немає. І виглядає все якось «консервативно». На першому місці стояла і завжди стоїть надійність системи. Завдяки магістральної-модульної конструкції, кожен блок - будь то процесор, пам'ять або система введення-виведення, може бути легко вилучений з комп'ютера і замінений на аналогічний. Тому ремонт проходить швидко і без трудомістких операцій. Це важливо, оскільки космічна радіація значно впливає на електроніку, провокуючи відмови. Комп'ютерів на МКС багато, частина з них закріплена поза корпусу, і для їх ремонту доводиться виходити у відкритий космос. Всього за рік доводиться ремонтувати близько 20 комп'ютерів.

продуктивність

Основною причиною «відсталості» космічних комп'ютерів є досить довгий час створення таких систем

Типовий «робочою конячкою» на орбіті сьогодні є процесор Intel 386, добре знайомий людям старшого віку по домашніх комп'ютерів двадцятирічної давності. Його продуктивність сьогодні здається скромною, але це справа спірне. Найчастіше гігантська обчислювальна потужність сучасних процесорів використовується для плавного і красивою відтворення інтерфейсу, приголомшливою графіки в іграх. Але практичні завдання космосу зазвичай можна вирішувати скромними ресурсами. Адже на куди більш слабких машинах проектувалися місячні експедиції!

Основною причиною «відсталості» космічних комп'ютерів є досить довгий час створення таких систем. Часом на них йде не один десяток років. Ще на початкових етапах закладаються технічні вимоги до комп'ютера. Тоді ж описується і список завдань перед майбутньою експедицією. Звичайно, все це робиться з урахуванням вже наявних на момент розробки і перевірених часом технологій.

Додатковим «бонусом» старого процесора є низьке енергоспоживання, оскільки на орбіті кожен ват-година енергії на рахунку.

Простота - запорука надійності

Незважаючи на вкрай складну конструкцію космічних апаратів, в основі їх бортових комп'ютерів лежать модулі, що відповідають за невеликий набір простих операцій з передбачуваними наслідками. Чим менше завдань виконує конкретний модуль, тим менше неприємних наслідків може принести вихід його з ладу, тим простіше зрозуміти, що з ним сталося.

Що стосується програмного забезпечення, то воно повинно бути передбачуваним.

Спеціальні операційні системи реального часу влаштовані так, щоб не проявляти зайву ініціативу, логіка їх роботи гранично проста. Це збільшує надійність і гарантує блискавичну реакцію на зовнішні події. На відміну від Windows, яка іноді любить подумати півхвилинки, попрацювати з диском, космічні ОС не витрачають часу на самообслуговування.

Спеціально написані для космічних кораблів програми теж готуються за суворими правилами, що виключає марнотратне поводження додатка - пам'ять потрібно виділяти відразу і більше потім не просити, вхолосту процесор не навантажувати, і так далі.

Патчі, поновлення і полювання на помилки

Завдяки значному запасу надійності, деякі комп'ютери працюють в космосі вже більше 40 років!

У світі немає нічого ідеального, і написаний програмістом код може містити помилку, незважаючи на всі перевірки. Проблема в тому, що можливість налагодити програму і якось експериментувати з комп'ютером, відлетіли на тисячі (а у випадку з космічними зондами - не один мільйон) кілометрів від Землі, дуже обмежена. Тому основний метод пошуку помилок, якщо в космічному комп'ютері щось пішло не так, - моделювання ситуації на точній копії комп'ютера, що залишилася на Землі. Як приклад - нещодавня «перезавантаження» 40-річного космічного зонда «Вояджер-2», який за деякими відомостями вже вийшов за межі Сонячної системи. У 2010 році в результаті апаратної несправності він перестав передавати інформацію, посилаючи замість неї безладні сигнали. Добре, що аналогічний комп'ютер є в лабораторії НАСА, що відповідає за політ цього зонда. Фахівцям вдалося змоделювати несправність і зрозуміти, що справа в пошкодженій ділянці пам'яті. Після цього зонду по радіо відправили самий натуральний патч - оновлення програмного забезпечення, що враховує інформацію, що з'явилася апаратну проблему. І робота продовжилася в штатному режимі. Мабуть, ще років 40 цей зонд буде радувати нас своїми новинами з глибокого космосу, поки його передавач не досягне межі потужності радіосигналу, після чого передачі і урвуться. Ну, або його зловлять для своїх досліджень якісь зелені чоловічки.
Не так давно подібній процедурі піддавався і марсохід «Спіріт». Так що, навіть найнадійніша система, як і звичайний домашній комп'ютер, потребує профілактики та постійного вдосконалення.

Інформація не повинна губитися

Космічні польоти - це дуже дорогий захід, незалежно від того, пілотовані вони чи ні. Це дослідження, до яких готуються багато років, на які працюють тисячі людей і витрачаються величезні бюджети. І цілком природно, що збій в роботі, що призвів до втрати всієї накопиченої інформації - це крах всієї багаторічної роботи! Щоб його уникнути, космічні комп'ютери повинні мати системи резервування даних. І теж багаторазові. Нерідко при цьому використовуються абсолютно різні системи зберігання. Наприклад, одночасно застосовуються флеш-пам'ять і магнітний спосіб запису на плівку або дріт. Хоч щось, але має залишитися в цілості й схоронності. принцип аналогічний резервного копіювання особистої інформації і домашніх цифрових архівів, які завжди дуже шкода втрачати внаслідок збою системи. А в космосі це ще і непробачно. Занадто висока ціна таких втрат.

шматочок сучасності

Кожен член екіпажу МКС користується звичайним комп'ютером Lenovo ThinkPad, який можна підключати до спеціальної шині, щоб управляти системами станції. Завдяки технічному прогресу, сьогодні космонавти можуть користуватися Інтернетом і спілкуватися з рідними, але канал доступу до мережі не прямий, а з проміжним захисним буфером на Землі. До того ж, для цього використовується окремий комп'ютер, ніяк не пов'язаний з системами життєзабезпечення станції. Як показала практика, остання пересторога зовсім не зайва - в 2007 році, вже в космосі на лептопі одного з космонавтів був виявлений вірус Gammima, що краде паролі від онлайн-ігор. На той момент, ноутбуки не були захищені антивірусом , Але після інциденту в NASA задумалися про те, що ситуацію пора міняти.