La capacità di elaborazione dei computer di bordo è destinata a diventare uno dei principali fattori abilitanti delle future missioni spaziali. È in questo contesto che la NASA sta testando un nuovo processore NASA sviluppato nell’ambito del progetto High Performance Spaceflight Computing (HSPCC), una tecnologia progettata per incrementare drasticamente la potenza di calcolo dei veicoli spaziali senza compromettere l’affidabilità richiesta dall’ambiente orbitale e dallo spazio profondo.
Secondo i risultati preliminari dei test condotti dall’agenzia, il nuovo chip ha raggiunto prestazioni fino a 500 volte superiori rispetto ai processori resistenti alle radiazioni oggi utilizzati nelle missioni spaziali. Se tali risultati saranno confermati durante il percorso di qualificazione, la nuova architettura potrà sostenere veicoli più autonomi, accelerare l’elaborazione dei dati scientifici e supportare le future missioni umane dirette verso la Luna e Marte.
Il nuovo processore NASA nasce per superare i limiti dell’informatica di bordo
L’elettronica destinata al volo spaziale deve operare in condizioni che metterebbero rapidamente fuori uso i comuni semiconduttori. Le radiazioni cosmiche, le particelle ad alta energia provenienti dal Sole e le forti escursioni termiche possono infatti degradare i componenti elettronici o provocare errori di calcolo tali da costringere un veicolo spaziale a entrare in modalità sicura, interrompendo temporaneamente le attività non essenziali.
Per questo motivo, le missioni utilizzano ancora processori sviluppati molti anni fa, privilegiando affidabilità e resistenza rispetto alle prestazioni. L’aumento della capacità di calcolo rappresenta però una necessità sempre più concreta. Le missioni di nuova generazione producono quantità crescenti di dati e operano a distanze tali da rendere impossibile un controllo continuo dalla Terra. Di conseguenza diventa strategico elaborare sempre più informazioni direttamente a bordo, riducendo i tempi di risposta e aumentando il livello di autonomia dei sistemi.
Il nuovo system-on-a-chip (SoC) sviluppato nell’ambito del programma High Performance Spaceflight Computing è stato progettato proprio per colmare questo divario. Il componente integra in un’unica architettura processore centrale, unità di elaborazione ausiliarie, memoria, sistemi di rete e interfacce di input/output, mantenendo dimensioni compatte ed elevata efficienza energetica.
“Basandosi sull’eredità dei precedenti processori spaziali, questo nuovo sistema multicore è tollerante ai guasti, flessibile ed estremamente performante”, ha dichiarato Eugene Schwanbeck, responsabile del programma Game Changing Development della NASA presso il Langley Research Center. “L’impegno della NASA nel promuovere l’informatica per i voli spaziali è un trionfo di risultati tecnici e collaborazione.”
Test estremi al JPL per preparare la prossima generazione di missioni
La validazione della tecnologia è affidata al Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, dove il processore viene sottoposto a una campagna di prove che riproduce le condizioni più severe del volo spaziale.
I test comprendono esposizione alle radiazioni, escursioni termiche estreme, resistenza agli urti e verifiche funzionali approfondite. Il laboratorio sta inoltre utilizzando scenari di atterraggio ad alta fedeltà derivati da missioni reali della NASA, simulando l’elaborazione in tempo reale degli ingenti flussi di dati generati dai sensori di navigazione e discesa.
“Stiamo sottoponendo questi nuovi chip a test estremi di radiazione, termici e di resistenza agli urti, valutandone al contempo le prestazioni attraverso una rigorosa campagna di test funzionali”, ha spiegato Jim Butler, responsabile del progetto presso il JPL.
L’avanzamento delle prove rappresenta un passaggio essenziale verso la certificazione del componente per il volo spaziale, requisito indispensabile prima dell’integrazione nelle future piattaforme operative dell’agenzia.
Dalla Space Economy ai settori industriali terrestri
Oltre al valore per l’esplorazione spaziale, il progetto evidenzia il ruolo crescente delle partnership tra settore pubblico e industria nello sviluppo delle tecnologie strategiche per la Space Economy.
Il processore è stato sviluppato da Microchip Technology, selezionata nel 2022 come partner industriale del JPL. L’azienda ha finanziato la propria attività di ricerca e sviluppo, mentre NASA, Game Changing Development e JPL hanno definito i requisiti della missione, sostenuto gli studi tecnologici e coordinato l’intero ciclo di sviluppo.
Secondo quanto previsto dall’azienda, l’architettura sviluppata per le missioni spaziali sarà successivamente adattata anche ad applicazioni terrestri, in particolare nei comparti aeronautico e automobilistico. Si tratta di un modello ormai consolidato nei programmi della NASA, dove tecnologie progettate per operare negli ambienti più estremi trovano successivamente impiego in mercati caratterizzati da elevati requisiti di affidabilità, sicurezza e capacità di elaborazione.
Se i risultati ottenuti durante la campagna di test saranno confermati nella fase di qualificazione, il progetto High Performance Spaceflight Computing potrebbe contribuire a un significativo incremento della capacità di calcolo disponibile per le future missioni spaziali, ampliando le possibilità di autonomia operativa e di elaborazione scientifica a bordo nelle future esplorazioni della Luna, di Marte e dello spazio profondo.
Fonte dati: Jet Propulsion Laboratory – NASA
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
Nel corso degli anni ha acquisito una forte capacità di strutturare informazioni, notizie e approfondimenti sui principali comparti dell’economia dello spazio e dell’economia del mare: satelliti, telecomunicazioni, osservazione della Terra, space tech, portualità, logistica, innovazione marittima, sostenibilità, tecnologie dual use e interconnessioni tra settore aerospaziale e blue economy.
