Mejor computación para la creciente demanda de procesamiento de datos en órbita

Escribe Debra Werner que «el último Apple Watch tiene 16 veces la memoria del procesador central del rover Mars 2020 de la NASA. Para el nuevo iPhone, 64 veces la memoria del rover del tamaño de un automóvil viene de serie«.

Durante décadas, la gente descartó las comparaciones de los procesadores terrestres y espaciales al señalar la fuerte radiación y las temperaturas extremas que enfrentan los dispositivos electrónicos basados ​​en el espacio. Solo los componentes hechos a la medida para los vuelos espaciales y que se demostró que funcionan bien después de muchos años en órbita, se consideraron lo suficientemente resistentes para las misiones multimillonarias de las agencias espaciales.

Si bien esa puede ser la mejor apuesta para las misiones de alto perfil en el espacio profundo, las naves espaciales que operan más cerca de la Tierra están adoptando procesadores a bordo de última generación. Las próximas misiones requerirán una capacidad informática aún mayor.

Los sensores satelitales producen «una enorme cantidad de datos en forma de investigación científica, observación de la Tierra, seguridad nacional«, y como explica Naeem Altaf, director de tecnología de IBM Space Tech. “Para extraer el valor rápido de los datos, necesitaremos acercar la computación a los datos”.

Si pensamos en las tareas de observación de la Tierra, Debra Werner. Tradicionalmente, las imágenes electroópticas y los datos de radar de apertura sintética se han enviado a tierra para su procesamiento. Ese sigue siendo en gran medida el caso, pero los nuevos sensores de observación de la Tierra continúan expandiendo el volumen de datos adquiridos en órbita, a veces de manera bastante dramática. Al mismo tiempo, los clientes están ansiosos por acceder rápidamente a los conocimientos extraídos de varios conjuntos de datos.

La observación del tiempo es un buen ejemplo. Los modelos meteorológicos numéricos combinan grandes cantidades de datos extraídos de sensores espaciales, aéreos, marítimos y terrestres. Si bien nadie propone ejecutar los algoritmos de pronóstico en los satélites, AAC Clyde Space, la compañía sueca que suministra la aviónica central para el Arctic Weather Satellite de la Agencia Espacial Europea, ve mejoras en el procesamiento a bordo como una forma de acelerar la entrega de datos meteorológicos.

Vemos una oportunidad en el futuro para hacer mucho procesamiento a bordo: preparar datos, comprimir datos y comenzar a fusionar datos”, dijo Luis Gomes, CEO AAC Clyde Space. “Nuestro objetivo son las observaciones meteorológicas en tiempo real desde el espacio. Para eso, necesitamos empaquetar los datos de manera eficiente y efectiva para reducir la cantidad de tiempo que estamos bajando”.

Los sensores hiperespectrales también producen enormes conjuntos de datos que hacen que el procesamiento a bordo sea «bastante crítico», dijo Gomes.

Algunas de los nuevos ordenadores satelitales se dedicarán a procesar datos de sensores. Otros ayudarán a las naves espaciales a coreografiar operaciones complejas.

Es probable que los futuros satélites operen en enjambres, comunicándose a través de enlaces entre satélites y trabajando juntos para capturar conjuntos de datos únicos y ampliar las redes de comunicaciones. Eventualmente, las constelaciones emplearán inteligencia artificial para resolver problemas, por ejemplo, reparando o reposicionando satélites en función del análisis a bordo de su estado y rendimiento, lo que requerirá un procesamiento de borde extenso, dijo Chuck Beames, presidente de SmallSat Alliance, una asociación de la industria.

Soluciones edge processing en el Espacio

El edge processing, que acerca la computación a las fuentes de datos es cada vez más popular en la Tierra. Las compañías de petróleo y gas, por ejemplo, analizan datos cerca de sensores que monitorean equipos pesados ​​en sitios remotos para identificar rápidamente problemas en los equipos y reducir los gastos de comunicaciones y almacenamiento de datos.

Empresas de todo el mundo se están posicionando para satisfacer lo que ven como una demanda inevitable de edge processing mejorado basado en el espacio, comenzando a bordo de satélites y extendiéndose a centros de datos en la órbita terrestre y lunar.

Representación de un artista de la misión del asteroide Hayabusa-2 de Japón que pasa cerca de la Tierra. La startup israelí Ramon.Space suministró tecnología informática para la misión de la Agencia Espacial Japonesa. Crédito: JAXA

Exodus Orbitals, una startup canadiense que alquila servicios satelitales a desarrolladores de aplicaciones de software, estableció Edge Computing in Space Alliance en noviembre. La organización rápidamente atrajo a casi dos docenas de miembros.

Ramon.Space disrupción en almacenamiento de datos en satélites

De entra los nuevas empresas, destaca Ramon.Space, startup israelí que desarrolla sistemas informáticos para el espacio, ha revelado un nuevo dispositivo de almacenamiento para satélites, que será la infraestructura de un futuro centro de datos en el espacio.

Esta startup lleva una década desarrollando tecnología diseñada para operar en las duras condiciones del espacio profundo. Algunos de estos desarrollos ya se han utilizado en diferentes misiones espaciales como el proyecto Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea para la fotografía solar o el aterrizaje de la nave espacial japonesa Hayabusa 2 en el asteroide Ryugu a 300 millones de kilómetros de la Tierra.

Hace pocas semanas, la startup israelí presentó un nuevo componente de almacenamiento llamado NuStream que permitirá llevar el centro de datos al espacio. En palabras de Smadar Strauss, Jefa de Iniciativas Estratégicas de Ramon.Space, explicó que el nuevo componente de almacenamiento se basa en una combinación de software y hardware, como los componentes Flash, y se ha reforzado para resistir las duras condiciones de radiación del espacio con la ayuda de tecnología patentada desarrollada por Ramon.Space. «La tecnología está gestionada por un procesador que desarrollamos en la empresa y se llama RC-64, que también está endurecido para la radiación, por lo que funciona en el espacio«, dice Strauss.

Avi Shabtai, CEO de Ramon.Space, explicó que el principal desafío que enfrentan los componentes electrónicos en el espacio es la radiación cósmica: “En el espacio, el almacenamiento SSD comercial se daña principalmente por la radiación que se acumula durante muchos meses y, en promedio, después de unos dos años. deja de funcionar por completo. En el espacio, la atmósfera está vacía y, por lo tanto, el calor generado por los componentes electrónicos no puede ser disipado por el aire, por lo que la eliminación del calor es nuestro segundo desafío«. El producto de la empresa contiene protección completa contra fallas en el espacio, ya que el mantenimiento y las reparaciones no son posibles a esa distancia. El producto de la empresa, explica Avi Shabtai, fue diseñado para «repararse a sí mismo» con capacidades de detección, aislamiento y recuperación de fallas (FDIR), que es, detección de fallas, cobertura y recuperación.

El desarrollo de Ramon.Space ya permite que el producto de almacenamiento, que tiene un tamaño de solo 10 × 10 cm, se conecte directamente a los sistemas satelitales. De esta manera, pueden disfrutar de una capacidad de almacenamiento de 1 terabyte de almacenamiento de bajo costo en comparación con la mayoría de los productos en el mercado de almacenamiento espacial actual. Strauss explica que el producto permite escribir y leer a 700 MB por segundo.

Extendiendo el edge computing

Además de mejorar el procesamiento a bordo, las empresas están instalando procesadores de última generación en estaciones terrestres y haciendo planes para lanzar constelaciones dedicadas al procesamiento de datos.

Con el edge computing se puede realizar en diferentes segmentos, según el caso de uso y la criticidad de los datos. Se pueden tener satélites de computación dedicados, que tienen la tarea de asumir las cargas útiles pesadas en órbita y realizar servicios de computación para otros satélites.

Así pues, en el espacio, como en tierra, lo queremos todo más rápido, quieres mejores redes y más potencia. Si la historia sirve de guía, la demanda de procesamiento de datos en órbita seguirá aumentando. Las generaciones sucesivas de aplicaciones terrestres requieren invariablemente memoria y velocidad de procesamiento adicionales.

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