Il nuovo chip spaziale RISC-V della NASA offre un incremento di prestazioni 100 volte superiore per le future missioni su Marte

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La NASA e Microchip Technology Inc. stanno testando un processore palmare e resistente alle radiazioni che potrebbe rendere i sistemi di missione 100 volte più potenti degli attuali computer per voli spaziali, come il vecchio computer a scheda singola basato su RAD750 PowerPC.

JPL riferisce che il SoC High‑Performance Spaceflight Computing (HPSC), sviluppato in collaborazione con Microchip, ha superato i primi test funzionali e sta mostrando prestazioni ben oltre gli odierni processori qualificati per il volo. La famiglia HPSC comprende sia una versione resistente alle radiazioni per missioni nello spazio profondo e di lunga durata, sia una variante tollerante alle radiazioni destinata ai satelliti commerciali in orbita terrestre bassa, offrendo ai progettisti di missione uno strumento scalabile per qualsiasi cosa, dalle piccole sonde scientifiche ai sistemi lunari con equipaggio.

Il SoC HPSC utilizza una moderna architettura aperta e design multi‑core per integrare l’elaborazione vettoriale e gli acceleratori di deep learning nell’hardware del volo spaziale. Alcuni rapporti affermano che il SoC è composto da 12 core primari RISC‑V e otto core SiFive Intelligence X280, più altri quattro core RISC-V non specificati. Il chip integra core, acceleratori hardware, memoria e rete in un unico pacchetto. La NASA e Microchip affermano che l’approccio progettuale “offre oltre 100 volte” la capacità computazionale dei computer per voli spaziali esistenti. Inoltre, i test JPL hanno dimostrato che alcune configurazioni possono funzionare a circa 500 volte le prestazioni delle parti resistenti alle radiazioni nei benchmark di laboratorio.
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SoC per calcolo del volo spaziale ad alte prestazioni (Credito: NASA/Ryan Lannom)
Aumentare le prestazioni di elaborazione è fondamentale perché le missioni ora raccolgono ordini di grandezza in più di dati (ad esempio immagini ad alta risoluzione, altimetria laser e suite di sensori complessi) e devono operare a bassa latenza in situazioni in cui i millisecondi contano, come la gestione degli atterraggi autonomi, l’evitamento dei pericoli e il triage scientifico di bordo che decide quali dati inviare a casa.

Con HPSC, i veicoli spaziali potrebbero potenzialmente eseguire algoritmi di navigazione avanzati, elaborazione di immagini in tempo reale e inferenza di apprendimento automatico a bordo, riducendo la latenza e tagliando le costose comunicazioni con la Terra.

Poiché i raggi cosmici e le particelle solari possono capovolgere i bit o disabilitare i chip in modo permanente, l’HPSC abbina tecniche di progettazione resistenti alle radiazioni con software a tolleranza d’errore e percorsi hardware ridondanti in modo che un singolo colpo non metta fine a una missione.

Un altro aspetto interessante è la natura pubblico-privata di questo progetto. Implica gli investimenti della NASA combinati con le risorse di sviluppo commerciale di Microchip, accelerando una sequenza temporale che mira a portare i processori di prossima generazione nei test di volo più rapidamente rispetto ai tradizionali progetti solo governativi.

Se i chip continuano a soddisfare le aspettative di affidabilità in termini di radiazione, temperatura e durata in test estesipotrebbero consentire missioni che oggi sono impossibili o troppo rischiose, come atterraggi autonomi di precisione su Marte o capacità di decisione rapida durante lunghe fasi di crociera, solo per citarne alcune.