รายงานล่าสุดระบุว่า องค์การนาซา (NASA) และบริษัท Microchip Technology Inc. ซึ่งเป็นผู้นำในอุตสาหกรรม ได้ร่วมมือกันอย่างเป็นทางการเพื่อพัฒนาเทคโนโลยี ระบบประมวลผลอวกาศประสิทธิภาพสูง (High-Performance Spaceflight Computing - HPSC) นับเป็นความก้าวหน้าสำคัญที่จะตอบสนองความต้องการของภารกิจสำรวจอวกาศแห่งอนาคตที่ซับซ้อนและยาวนานยิ่งขึ้น
ย้อนกลับไปหลายทศวรรษ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดสำหรับยานอวกาศของนาซาได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เริ่มตั้งแต่ Apollo Guidance Computers (AGCs) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการคำนวณการนำทาง การกำหนดทิศทาง และการควบคุมยานในภารกิจบุกเบิกสู่ดวงจันทร์ หน่วยประมวลผลที่ทนทานต่อรังสี (radiation-hardened processors) ได้เป็นเสาหลักของการสำรวจอวกาศของหน่วยงานมาโดยตลอด ทำให้คอมพิวเตอร์เหล่านี้สามารถลงจอดบนดาวเคราะห์อื่นและปฏิบัติการได้ยาวนานหลายปีภายใต้สภาพแวดล้อมที่รุนแรง ดังที่เห็นได้จากความสำเร็จของ ยานสำรวจดาวอังคาร (Mars rovers) รวมถึงการขับเคลื่อนยานโคจร แคปซูล และกล้องโทรทรรศน์อวกาศหลายลำ
อย่างไรก็ตาม แม้หน่วยประมวลผลดั้งเดิมจะช่วยให้นาซาประสบความสำเร็จอย่างยิ่งใหญ่ แต่ภารกิจอวกาศยุคใหม่จะมีความซับซ้อนและยาวนานขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีพลังการประมวลผลที่สูงขึ้น มีความเป็นอิสระ และมีความยืดหยุ่นมากยิ่งขึ้น เพื่อตอบสนองความท้าทายนี้ นาซาและ Microchip Technology Inc. จึงได้ร่วมกันลงทุนในโครงการ HPSC โดยเป็นความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน
Advanced Computing (การประมวลผลขั้นสูง)
โครงการ ระบบประมวลผลอวกาศประสิทธิภาพสูง (HPSC) คือ ระบบบนชิป (system-on-chip) ยุคใหม่ ที่มอบขีดความสามารถในการประมวลผลที่สูงกว่าหน่วยประมวลผลอวกาศในปัจจุบันถึงกว่า 100 เท่า ด้วยการรวมการประมวลผลและระบบเครือข่ายเข้าไว้ในอุปกรณ์เดียว เทคโนโลยีนี้ช่วยลดต้นทุนระบบและการใช้พลังงานลงได้อย่างมาก นอกจากนี้ สถาปัตยกรรมที่ปรับขนาดได้ยังช่วยให้สามารถปิดการทำงานของฟังก์ชันที่ไม่ได้ใช้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับปฏิบัติการที่สำคัญได้อีกด้วย
ตระกูลหน่วยประมวลผล HPSC ประกอบด้วยเทคโนโลยีที่แตกต่างกันแต่เข้ากันได้ เพื่อรองรับความต้องการของภารกิจที่หลากหลาย
- หน่วยประมวลผล HPSC ชนิดทนทานต่อรังสี (Radiation-hardened version) ถูกสร้างขึ้นสำหรับภารกิจในวงโคจรค้างฟ้า (geosynchronous) ภารกิจอวกาศห้วงลึก (deep-space) และภารกิจระยะยาวสู่ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และไกลออกไป โดยสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและรองรับงานอัตโนมัติแบบเรียลไทม์ได้
- สำหรับภาคอวกาศเชิงพาณิชย์ หน่วยประมวลผล HPSC ชนิดทนทานต่อรังสี (Radiation-tolerant version) ให้ความทนทานต่อข้อผิดพลาดและความปลอดภัยทางไซเบอร์สำหรับดาวเทียมใน วงโคจรต่ำของโลก (LEO)
ด้วยการใช้เทคโนโลยี Ethernet ขั้นสูงเพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์หลายตัวหรือรวมชิปหลายตัวเข้าด้วยกัน เทคโนโลยี HPSC ช่วยให้ยานอวกาศสามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลบนยาน และตัดสินใจแบบเรียลไทม์ได้อย่างอิสระ เช่น การขับเคลื่อนยานสำรวจด้วยความเร็วสูง หรือการกรองภาพทางวิทยาศาสตร์ การตรวจสอบสุขภาพของระบบอย่างต่อเนื่องและตัวควบคุมความปลอดภัยแบบรวมในตัว ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการปฏิบัติงานที่ซับซ้อนเหล่านี้ยังคงปลอดภัยและเชื่อถือได้
Computing power for Golden Age of Exploration (พลังการประมวลผลสำหรับยุคทองแห่งการสำรวจ)
เทคโนโลยี HPSC เป็นความพยายามในการพัฒนาระดับประเทศ โดยเป็นการร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน ซึ่งมีองค์การนาซา บริษัท Microchip และเครือข่ายพันธมิตรทางวิชาการและอุตสาหกรรมทั่วประเทศเป็นแกนนำ ความร่วมมือนี้เสริมสร้างความเป็นผู้นำของสหรัฐอเมริกาในด้านคอมพิวเตอร์สำหรับการบินอวกาศ เสริมความแข็งแกร่งของห่วงโซ่อุปทานและความมั่นคง กระตุ้นเศรษฐกิจในภูมิภาค และขับเคลื่อนนวัตกรรมและการพัฒนาบุคลากรที่มีทักษะสูงทั่วประเทศ
เทคโนโลยีใหม่นี้มีศักยภาพในการนำไปใช้ในภารกิจอวกาศในอนาคตทั้งหมด แต่สิ่งที่แตกต่างจากชิปที่ออกแบบมาเพื่ออวกาศโดยเฉพาะคือ HPSC มีแพลตฟอร์มการออกแบบที่สามารถนำไปใช้กับงานบนโลกได้ด้วย
ด้วยการนำเทคโนโลยีการประมวลผลประสิทธิภาพสูง การสลับเครือข่าย ความน่าเชื่อถือสูง และเทคโนโลยีความปลอดภัยทางไซเบอร์แบบเดียวกันมาใช้ หน่วยประมวลผลของบริษัทนี้สามารถรองรับการประมวลผลแบบ Edge Computing ที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมบนโลก เช่น ยานยนต์ การบิน อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ระบบอุตสาหกรรม และการบินและอวกาศ การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้เหล่านี้รวมถึง โดรน ระบบโครงข่ายพลังงาน อุปกรณ์ทางการแพทย์ บริการสื่อสาร ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการส่งข้อมูล
การใช้ฐานเทคโนโลยีร่วมกันระหว่างตลาดอวกาศและตลาดบนโลก ทำให้ HPSC ช่วยเสริมสร้างขีดความสามารถทางอุตสาหกรรมภายในประเทศ และลดความเสี่ยงและต้นทุนสำหรับทั้งภาครัฐและผู้ใช้งานเชิงพาณิชย์
โครงการพัฒนาที่สร้างความเปลี่ยนแปลง (Game Changing Development program) ของ สำนักภารกิจเทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology Mission Directorate - STMD) ซึ่งตั้งอยู่ที่ ศูนย์วิจัยแลงลีย์ (Langley Research Center) ในเมืองแฮมป์ตัน รัฐเวอร์จิเนีย และ ห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (Jet Propulsion Laboratory) ของนาซา ได้เป็นผู้นำในการพัฒนา HPSC ตั้งแต่ต้นจนจบ โดยการกำหนดความต้องการของภารกิจ การสนับสนุนเงินทุนสำหรับการศึกษาเชิงแข่งขันในอุตสาหกรรม การคัดเลือกและทำสัญญากับ Microchip และการนำทางโครงการผ่านการทบทวนการออกแบบและวงจรชีวิตของโครงการจนกระทั่งส่งมอบ
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับชิปเหล่านี้ สามารถเยี่ยมชมได้ที่:
