От редакции
приборы
31
0
28 марта 2024
От редакции
приборы
Процессор RAD750: стойкое «сердце» марсоходов, космических телескопов и спутников
От редакции
приборы
От редакции
приборы
31
0
28 марта 2024

Процессор RAD750: стойкое «сердце» марсоходов, космических телескопов и спутников

31
0
28 марта 2024

В марте 2009 года телескоп «Кеплер» покинул Землю и отправился на поиски планет, пригодных для жизни. По плану его миссия должна была занять 3,5 года, на практике же она продлилась больше 9 лет. Управление «Кеплером» обеспечивал процессор RAD750 компании BAE Systems, которая специализируется на производстве авиационной и космической электроники.

RAD750 спроектирован специально для стабильной и долгой работы в агрессивных средах. Высокая надежность и радиационная стойкость сделала этот процессор «любимчиком» NASA: именно его использовали для создания телескопа «Джеймс Уэбб», марсоходов «Кьюриосити» и «Пресеверанс» и других знаменитых космических аппаратов. Рассказываем, что делает RAD750 особенным.

Отличия от «земного» аналога

RAD750 — это, по сути, процессор совместной разработки IBM и Motorola PowerPC 750, на базе которого собирались персональные компьютеры Apple iMac G3, за несколькими важными отличиями. RAD750 сохраняет работоспособность при температурах от −55 до 125 °C и поглощенной доле радиации до 1000 крад. Для сравнения, обычная «пользовательская» микросхема может перестать нормально функционировать уже после 5 крад. Еще одна особенность RAD750 — это развитая схема динамического контроля производительности и энергопотребления. Она позволяет эффективно управлять работой бортовых вычислителей в условиях дефицита электроэнергии.

Одноплатный компьютер на базе RAD750
Конфигурация одноплатного компьютера на базе RAD750. Источник

Микросхемы для космоса в целом значительно дороже коммерческих. Причин высокого ценника множество, основные из них — расширенный температурный диапазон работы, вибро- и радиационная стойкость, мелкосерийное производство и очень тщательное тестирование. За пределами Земли надежность оборудования особенно важна: если что-то пойдет не так, заменить микросхему на расстоянии в миллионы километров просто не получится.

Особенности радиационной защиты

Когда атмосфера нашей планеты перестает сохранять электронику от постепенного накопления облучения и тяжелых заряженных частиц, защиту приходится продумывать инженерам. Например, использовать аппаратно троированные регистры: там, где у обычного процессора будет стоять один триггер, в устойчивом к радиации будут три, что позволяет снизить вероятность ошибок.

Сравнение площади кристаллов PowerPC 750 и RAD750
Сравнение площади кристаллов PowerPC 750 и RAD750. Источник

Если площадь кристалла коммерческого PowerPC составляет 67 квадратных миллиметров, то у RAD750 она почти в два раза больше — 120 квадратных миллиметров. В одной из своих статей Валерий Шунков, который занимается разработкой радиационно стойких микросхем для космоса, говорит, что «различия в размерах блоков памяти заставляют предположить использование многотранзисторых радстойких ячеек памяти с встроенным резервированием». Обычно это 10 транзисторов вместо 6.

На борту именитых космических аппаратов

Фото кристалла RAD750
Из-за дороговизны микросхемы и окружающей ее секретности фото кристалла RAD750 в высоком разрешении в сети нет, но мы отыскали небольшой снимок в одной из лекций университета Berkeley. Источник

Первый RAD750 появился в 2001 году, и с тех пор он собрал обширный послужной список. Кроме космических аппаратов, которые мы уже называли, этот процессор использовали для создания:

  • гамма-телескопа «Ферми»,
  • межпланетарной станции «Джуно»,
  • миссии STEREO по изучению солнечной активности,
  • искусственного спутника Луны Lunar Reconnaissance Orbiter.

Сколько точно CPU от BAE Systems бороздят космический вакуум, неизвестно. Джим ЛаРоса, один из директоров компании, озвучивал, что спутников на базе RAD750 на одной только околоземной орбите больше сотни, и ни один из процессоров не вышел из строя за время эксплуатации.

Наверх
Будь первым, кто оставит комментарий