Avanzando rapidamente fino ai giorni nostri, lo stesso approccio scrupoloso allo sviluppo e al test dei componenti dei computer destinati allo spazio rimane intatto. La discesa della Phoenix nelle regioni polari di Marte all’inizio di quest’anno potrebbe aver segnato un altro punto di riferimento notevole per l’esplorazione spaziale, ma la tecnologia informatica al suo interno era tutt’altro che all’avanguardia. Infatti, il processore da 33 MHz del computer a scheda singola RAD6000 resistente alle radiazioni all'interno della navetta può fa risalire la sua eredità all'architettura IBM PowerPC che in precedenza si trovava all'interno di Apple Mac.
Eppure, nonostante le sue modeste credenziali, il RAD6000 può essere trovato in dozzine di programmi della NASA. Vic Scuderi, business area manager della divisione Space Electronics di BAE Systems, la società dietro il RAD6000 – ha parlato con PC Pro delle sfide legate alla creazione di hardware e software da utilizzare in spazio. "Ci è stato detto che è diventato il cavallo di battaglia del settore", ha detto Scuderi del RAD6000. “È stato dimostrato nello spazio. Una delle nostre misurazioni non è tanto il fatto di avere il più recente e il migliore, ma il fatto che siamo in grado di dimostrare in base al patrimonio che questo computer è in grado di fare quello che dovrebbe fare.
Ambienti difficili
Le sollecitazioni che l'hardware informatico deve sopportare in condizioni così estreme includono temperature che possono variare più e meno 120°C, forti shock e vibrazioni durante il lancio e l'atterraggio e, probabilmente, le radiazioni più minacciose. La ionizzazione dei materiali semiconduttori porta a un lento degrado delle prestazioni dei transistor, con conseguente aumento della dispersione di corrente e uno spostamento delle soglie di commutazione. Un accumulo sufficiente alla fine causerà il guasto dei chip che compongono il sistema informatico.
Scuderi afferma che il RAD6000 è stato sviluppato per resistere sia a disturbi da evento singolo che a radiazioni a dose totale e a dosi gravi. “Un essere umano non può assorbire più di 400 o 500 rad [l’unità di misura della radiazione]”, ha detto. “Quando i satelliti orbitano in fasce di radiazioni estreme, l’hardware deve essere progettato per far fronte da 500.000 a 1.000.000 di rad”.
Ciò si ottiene combinando tecniche di radiazione hard-by-design e hard-by-process. Il primo garantisce che i componenti progettati su misura possano deviare la radiazione disturbata da un singolo evento (simile a un parafulmine) per evitare danni materiali semiconduttori, mentre il secondo prevede il processo del silicio utilizzato per creare i chip da zero, in modo che possano resistere alle radiazioni col tempo. Questo duplice approccio riduce la dipendenza dalla ridondanza, dove sono presenti più di un sistema particolare per ridurre l'effetto di danni o guasti causati dalle radiazioni.
Questo processo di sviluppo metodico e spietatamente disciplinato garantisce che i guasti siano ridotti al minimo. “Quando acquisto un circuito integrato”, spiega Scuderi, “ho bisogno di sapere quando è stato realizzato, di che lotto faceva parte, quali test sono stati effettuati, i suoi certificati di conformità e così via. Quello che avrebbe potuto essere un prodotto commerciale da 3 dollari diventa un pezzo da 10.000 dollari, quindi quando raggiungiamo il test finale, se si verifica un guasto in una parte, possiamo risalire alle origini e trovarne l'origine fallimento."
Raphael Some, tecnologo del programma New Millennium presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ci ha detto: “La filosofia è quella di testare a livelli superiori a quelli previsti. Di solito viene applicato un fattore di sicurezza compreso tra due e tre alle sollecitazioni ambientali a livello dei componenti, e un po’ meno a livello dei sottosistemi e dei sistemi”.
L’affidabilità insuperabile potrebbe essere il requisito principale per l’hardware spaziale, ma se non può eguagliarlo affidabilità con l'uso più parsimonioso dell'energia, ha le stesse probabilità di volare di un astronauta con morbillo. L’energia è scarsa, ma ogni piccola quantità di energia consumata produce la quantità equivalente di calore e dissipare quel calore da un veicolo spaziale nel vuoto non è facile. Di solito esistono a questo scopo grandi radiatori neri che svolgono essenzialmente la funzione opposta a quella dei pannelli solari a cui assomigliano visivamente.
