NASA'nın Yeni Uçuş İşlemcisi HPSC, Uzay Araçlarına Kendi Kararını Verme Gücü Getiriyor

NASA'nın uzay araçları için geliştirdiği yeni nesil uçuş bilgisayarı, derin uzay görevlerinin en eski darboğazlarından birini ortadan kaldırmaya hazırlanıyor. Yüksek Performanslı Uzay Uçuşu Hesaplama (High Performance Spaceflight Computing, kısaca HPSC) projesi kapsamında tasarlanan tek yongalı sistem, ajansın açıklamasına göre bugün uzayda kullanılan işlemcilerin yüz katından fazla hesaplama kapasitesi sunuyor. Radyasyona dayanıklı olarak tasarlanan çip, yapay zekâ ve makine öğrenmesi yazılımlarını doğrudan aracın üzerinde çalıştırarak, yer ekiplerinin talimatını beklemeden karar alabilen uzay araçlarının önünü açmayı amaçlıyor.

Uzayda bilgisayar kullanmak neden bu kadar zor?

Uzaydaki elektronik, yeryüzündekinden çok daha sert bir ortamda çalışır. Yüksek enerjili parçacıklar devrelerde kalıcı hasar bırakabildiği gibi, tek bir bitin anlık olarak değişmesine yol açıp hesaplamaları da bozabilir. Bu yüzden uzay araçlarında kullanılan işlemciler, ticari bilgisayarlara göre kuşaklar geride kalan ama radyasyona karşı sertleştirilmiş tasarımlardır. Uzun yıllardır NASA'nın en önemli görevlerinin beyni olan RAD750 bunun tipik örneği. 2001'de piyasaya çıkan, PowerPC 750 mimarisine dayanan bu işlemcinin saat hızı 110 ile 200 megahertz arasında. Curiosity ve Perseverance gezginleri ile James Webb Uzay Teleskobu bu ailenin işlemcilerini kullanıyor; Perseverance'taki sürüm 133, Webb'deki sürüm ise 118 megahertz hızında çalışıyor. Bugün sıradan bir akıllı telefonun işlemcisi bile bu değerlerin çok üzerinde.

Sorun yalnızca hız değil, mesafe de. Mars'a gönderilen bir radyo sinyali, iki gezegenin konumuna bağlı olarak birkaç dakikadan yirmi dakikayı aşan sürelere kadar yolda kalır; dış Güneş Sistemi'nde bu gecikme saatlerle ölçülür. Engebeli bir yüzeye iniş yapan, bir kuyrukluyıldızın yakınında manevra yapan ya da beklenmedik bir arızayla karşılaşan aracın Dünya'dan gelecek yanıtı bekleme lüksü yoktur. NASA da HPSC'nin gerekçesini tam olarak bu iletişim gecikmesine dayandırıyor: pek çok işin aracın üzerinde, gerçek zamanlı ve özerk biçimde yapılması gerekiyor. Ajansın gezegen bilimleri için hazırlanan on yıllık yol haritası da gelecekteki görevlerin işlem ve özerklik ihtiyacının eski uzay işlemcileriyle karşılanamayacağı sonucuna varmıştı.

HPSC neler sunuyor?

Projeyi NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı (JPL) yönetiyor; tasarım ve üretim sözleşmesi Ağustos 2022'de yarı iletken şirketi Microchip Technology'ye verildi. Çalışma, ajansın Uzay Teknolojisi Görev Müdürlüğü bünyesindeki Oyun Değiştiren Geliştirme (Game Changing Development) programından destek alıyor. Tasarımın merkezinde açık kaynaklı, endüstri standardı bir komut seti mimarisi bulunuyor. NASA'nın hedefi, işlemciyi 2040'a ve sonrasına uzanan görevlerin ihtiyaçlarını karşılayacak biçimde kurgulamak. Öne çıkan özellikler şöyle:

• Yüksek işlem gücü: Yapay zekâ veri akışı işleme ve ölçeklenebilir vektör hesaplama yetenekleri, görüntü ve sinyal işleme ile nesne tanıma gibi ağır yükleri araç üzerinde çalıştırmayı mümkün kılıyor.
• Esnek güç yönetimi: Kullanılmayan işlevler kapatılabiliyor ya da düşük güç kipine alınabiliyor. Böylece aynı çip, güç bütçesi çok farklı görevlerde ve bir görevin farklı evrelerinde kullanılabiliyor.
• Hata toleransı: Radyasyon ve aşırı sıcaklıkların yol açabileceği hatalara karşı hata düzeltme ve güvenlik özellikleri barındırıyor.
• Bağlantı: Gelişmiş Ethernet ağ teknolojileri sayesinde çok sayıda algılayıcıya bağlanabiliyor; birden fazla HPSC bir araya getirilerek daha büyük sistemler kurulabiliyor.

NASA, çipin kullanılabileceği senaryolara örnek olarak başka bir gezegene robotik iniş ya da uçuş, derin uzaydaki astronotlara destek ve dış Güneş Sistemi'ndeki küçük cisimlerin yakınında yürütülecek operasyonları gösteriyor. Ajansın 2026 başında paylaştığı fotoğraflarda, Microchip mühendislerinin işlemcinin yerleşim planını incelediği ve NASA mühendislerinin yarı iletken plakaları test tesisinde denetlediği aşamalar yer alıyor.

Daha akıllı araç, daha verimli bilim

Araç üstünde güçlü bir bilgisayar bulunmasının bilimsel getirisi de büyük. Derin Uzay Ağı'nın kapasitesi sınırlıdır ve uzak sondalardan gelen veri akışı çoğu zaman saniyede birkaç kilobit düzeyine iner. Toplanan her şeyi Dünya'ya göndermek yerine, aracın ham veriyi kendi üzerinde işleyip ilginç olanı ayıklaması, kıt iletişim süresinin en değerli bilgiye ayrılması demektir. Bir yörünge aracı yalnızca yeni oluşmuş bir krateri ya da değişen bir yüzey özelliğini içeren görüntüleri öne alabilir; bir gezgin, rotası üzerindeki engelleri daha hızlı değerlendirip günlük sürüş mesafesini artırabilir.

Özerklik, insanlı görevler için de giderek daha önemli hâle geliyor. Ay yörüngesinde ya da Mars yolunda çalışan bir ekip, sistem arızalarını teşhis eden, rota hesaplayan veya yaşam destek sistemlerini izleyen yazılımlara Dünya'daki kadar hızlı erişmek isteyecek. HPSC'nin amacı, bu tür yazılımları radyasyon altında güvenle çalıştırabilecek bir donanım temeli sağlamak. İşlemcinin ilk olarak hangi görevde uçacağı henüz kesinleşmiş değil; ancak NASA, HPSC'yi önümüzdeki on yılların bilim ve keşif görevleri için ortak bir bilgi işlem altyapısı olarak konumlandırıyor.