Otthoni PC-jének rokona a Mars-járó agya

Régi, színes Apple laptopokból kikopott processzor, sugárzásvédő tuninggal, kamerákat és harci helikoptereket is vezérlő operációs rendszer: a Curiosity Mars-járót megbízható alkatrészekből rakták össze.

Egy átlagos háztartásban is megtalálható technológiákból rakták össze a Marson landolt Curiosity űrjárót. Az utasításokat azonnal végrehajtó operációs rendszert digitális kamerákból, a rover agyát adó processzort a régi, színes Apple laptopokból lehet ismerni. A NASA Trabant méretű Mars-járója azonban nem barkácsmunka, számítógépes szemmel retrónak ható alkatrészeinek mindegyike bizonyított már az űrben.

Annak érdekében, hogy se lefagyás, se egyéb technikai malőr ne akadályozza az útját, két külön számítógépes rendszerből áll a Curiosity agya: processzorból, memóriából és flash tárhelyből is kétszeres mennyiség került az eszközre. A két központi számítógép azonos felépítésű, azonos paraméterekkel rendelkezik, de egyszerre mindig csak az egyik működik, a biztonsági tartalék bármikor át tudja venni a gép irányítását.

Lassú az agya, de megbízható

A rover számítógépes rendszereinek lelkét egy-egy PowerPC architektúrájú processzor adja. Ilyeneket használt például az Apple, mielőtt 2006-ban az Intel lapkáira váltott volna. A Curiosityben dolgozó RAD750 kódnevű lapka azoknak a processzoroknak a távoli rokona, amelyek az Apple legendás, színes iBook laptopjaiban voltak megtalálhatók. Az otthonokban is használt számítógépekhez képest lényeges különbség azonban, hogy a Curiosity hardverét speciális, sugárzásvédő tokozással is ellátják az űrbéli használat érdekében.

Reaktor hajtja, sugárzásálló a számítógépe: akár 14 évig is dolgozhat a Marson

A sugárzás mellett a környezeti terhelést is jobban bírják a speciális lapkák. A RAD750-es processzor mínusz 55 és plusz 125 Celsius-fok között gond nélkül tud működni, bár a lapkát befogadó alaplap csak plusz 70 Celsius-fokig hevülhet fel.

Extrém körülmények elviselésére tervezték az űrjáró 250 megabájt memóriáját és 2 gigabájt flash tárhelyét alkotó memóriachipeket is. A megbízhatóság mellett az alacsony áramfelvétel az űreszköz számítógépének másik erénye. A lapkát gyártó BAE Systems 2002-ben kiadott dokumentációja szerint a RAD750-es processzor 133 megahertzes órajelen használva csupán 5 watt villamos energiát igényel, alaplappal együtt pedig 10 wattot fogyaszt. Elképzelhető, hogy a Curiosity 200 megahertzen működő agya valamivel több energiát igényel a működéshez, de a különbség nem lehet jelentős.

Plutónium dobog a szívében

A számítógép 10 watt körüli fogyasztását levonva még rengeteg energiája marad a Curiosity rovernek. A Mars-járó a korábbi roverektől eltérően nem napelemtáblákkal termel áramot, hanem egy 110 watt teljesítményt leadó, radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) szolgáltatja a működéséhez szükséges energiát. A folyamatos tápellátásról pedig a generátor által töltött, két darab, egyenként 42 amperórás kapacitású lítiumion-akkumulátor gondoskodik. Az RTG 4,8 kilogrammnyi plutónium-238 izotópot tartalmaz, amivel 14 földi évig képes működni.

Rokona a routernek

A Curiosity vezérléséhez használt operációs rendszer sem egyedi fejlesztés: a jármű szoftveres alapjait többek közt otthoni wifi routereken, régebbi Canon digitális kamerákban, illetve Xerox hálózati nyomtatókban használt operációs rendszer képezi. Ezekben az eszközökben is a VxWorks nevű, beágyazott rendszerekbe szánt szoftver teljesít szolgálatot.

Rádión kapja a szoftverfrissítést a Trabant méretű jármű

A mindennapi kütyük mellett az operációs rendszert gyártó cég otthon van a nagyobb vasak kiszolgálásában is. A kanadai Bombardier vonatjainak képernyői mögött, a vészjósló külsejű Apache Longbow harci helikopter agyában és a BMW gépkocsik fedélzeti komputereinek mélyén is ez a szoftver rejlik. A NASA-nak sem a Mars Science Laboratory az első vxworksös kísérlete: a Mars körül keringő két NASA-orbiterer szoftvere is ezen a rendszeren alapszik. Az űrügynökség és a szoftvert gyártó Wind River nevű cég közt az 1995-ös Clementine űrszonda elkészítése óta szoros az együttműködés.

A Curiosity operációs rendszere gyökeresen eltér az otthoni PC-ken futó Windowstól, de még a Linuxoktól is. A VxWorks a valós idejű operációs rendszerek közé tartozik, ami azt jelenti, hogy a szoftver garantált és rövid időn belül végrehajtja a beérkező parancsokat, rendszerhívásokat. Erre a fajta fegyelemre az otthoni gépeknél nincs szükség, nem omlik össze a világ, ha például a zenelejátszás kicsit késve kapcsol be, az emberek remekül tolerálják a milliszekundumos késéseket. Ipari környezetben, illetve egy idegen bolygó, viszont ennél sokkal precízebb szoftver kell, ami valóban, minden esetben ezredmásodpercek alatt, vagyis azonnal, gondolkodás nélkül teljesíti a kapott parancsokat.

Rádión jön a szoftverfrissítés

A számítógépes rendszereket július 17-e és 20-a között készítették fel a landolásra. A Mars Science Laboratory vezérlését addig ellátó gépet leállították és újraindították, míg az űreszköz irányítását a tartalék számítógép látta el. A frissítés befejeztével a tartalék gépet is újraprogramozták, majd újraindították.

Február elején egyszer már kénytelen volt frissíteni a NASA az űreszköz szoftverét. Egy előre nem látott hiba miatt az eszköz november 29-én újraindult. A hiba keresése és a javítás megírása februárig tartott, az új szoftvert pedig rádión küldték a szonda után. A kód feltöltése nem lehetett gyors, a NASA Jet Propulsion Lab akkori híre szerint másodpercenként egy kilobites sebességgel tudtak adatot küldeni a Mars Science Laboratorynek. Ezzel a sebességgel egy tíz megabájtos fájl átküldése közel 23 órát vesz igénybe.

A Mars felszínéről a Curiosity többnyire a bolygó körül keringő űreszközökön keresztül tud majd fájlokat küldeni. A rover a Mars Odysseyre és a Mars Reconnaissance Orbiterre UHF-sávon juttatja fel az adatokat, azok pedig nagyobb sávszélességgel sugározzák azt tovább a Föld felé X-sávon. A kutatók azt remélik, hogy a 24 óra 39 perc hosszú marsi napok során több mint 31 megabájtnyi adatot sikerül a Földre továbbítani.