Ти коли-небудь чув про те, які комп'ютери астронавти NASA використовують у космосі? Інформація про це якщо і мелькала в ЗМІ, то мимохіть. Природно, народженим повзати не надто багато розповідали про це. А між тим космічні станції вимагають найкращого і надійного "заліза", обладнаного за останнім словом техніки. Тому вимоги до комп'ютерів, які астронавти використовують в шатлах і на МКС, максимально посилені. Який виробник виявився достойним всіх і зарекомендував себе з кращого боку?
Земля в ілюмінаторі
Але перед тим як перейти до конкретних прикладів, непогано б познайомитися безпосередньо з космічним "домом". На сьогодні він один - орбітальна міжнародна космічна станція (МКС). Тривіально звучить, але кому, як не величезної махині, завислої в невагомості, потрібно така ж величезна (у кількісному еквіваленті) обчислювальна техніка? Тому не дивно, що NASA витрачає величезні статки на так званий парк комп'ютерної техніки.
У момент схрещування космонавтики з інформаційними технологіями розвиток і того й іншого було досить обмеженим. А тому симбіоз даних структур дав значимий поштовх у прогресі як "зоряної" техніки, так і наземної. За останні двадцять з копійками років ринок запропонував NASA і супутнім організаціям величезний вибір так званих готових COTS-систем (Commercial Off-The-Shelf). По суті їх "залізна" частина ні в чому не поступається тій, що використовується в звичайних дискретних комп'ютерах. Тільки от на перший план виходить не максимальний параметр обчислювальної потужності, а надійність, надійність і ще раз надійність. На сьогоднішній день МКС налічує більше сотні керуючих електронних систем. Причому частина комп'ютерів знаходиться зовні станції (у спеціальних герметичних відсіках), тобто у відкритому космосі.
Наприклад, до таких належать ЕОМ з управління лопатями сонячних батарей і роботизованою технікою. Дані "десктопи" абсолютно не схожі на їх земних побратимів. Природно, там немає HID'ов і графічних компонентів. Всі комп'ютери складаються в стандартизованих корпусах (крейта), які за допомогою знову ж спеціальних інтерфейсів підключаються до магістрально-модульною системою. Дана технологія вибрана не випадково. У місцях підвищеної радіації (особливо зовні) відбуваються часті відмови комп'ютерів. У середньому за рік на МКС доводиться міняти близько двадцяти одиниць обчислювальної техніки. А тому кваліфікований космонавт ще є і справжнім техноманьяком.
Основою всіх модульних комп'ютерів МКС і до цього дня є процесор Intel 386. Даний "камінь" до моменту створення орбітальної станції як раз відповідав рівню продуктивності. Сьогодні назвати його героєм нічних казок техноманів язик не повернеться, але в 1985 році 32-бітний чип справив фурор. Частота "триста вісімдесят шостого" становила колосальні 40 МГц. При цьому мікронний техпроцес дозволяв не використовувати охолодження для пристрою. Крім зоряного "камінчика" Intel більшість крейта додатково забезпечені чіпами, які виконують певну роботу. Наприклад, в центральному посту управління космічні десктопи оснащені математичним співпроцесором, збільшеним об'ємом пам'яті, а також додатковим (читай - аварійним) блоком живлення.
Але головне "зброю" МКС завжди повинне знаходитися в руках екіпажу станції. Саме тому всі члени космічного "вдома" мають переносні ноутбуки. Якщо раніше зоряні кораблі були нашпиговані електронними приладами, рукоятками перемикачів і аварійними клавішами, то сьогодні приміщення МКС нагадує гладкі напівпорожні тунелі з великою кількістю цифрових панелей, до яких підключається лептоп. Управління основними модулями станції проводиться тільки за рахунок мобільних гаджетів. Причому можливість перенесення ноута в різні частини МКС дозволяє віддавати команди станції не тільки з центрального поста управління, а з будь-якого місця, обладнаного належними інтерфейсами. Причиною використання лептопів в космосі стала не тільки їх природна мобільність. Справа в тому, що подібні пристрої легко модернізувати або ж взагалі замінити. Якщо апаратна начинка МКС залишається незмінною, то "залізо" космобука, в залежності від складності програмного забезпечення, змінюється при необхідності. Такий підхід дозволяє не змінювати "нутрощі" станції десятиліттями, лише періодично оновлюючи парк мобільних девайсів.
IBM на орбіті
Поява перших лептопів відбулося в 1993 році, коли компанія IBM і належне їй відділення, що займається лептопами, уклало договір з NASA на поставку своїх потужних девайсів серії ThinkPad. За своїм апаратним характеристикам ноутбуки були дуже і дуже просунуті. Забезпечення такими пристроями космічних Шаталов полегшило б роботу астронавтів на орбіті. У надрах корпусу перших "космічних лептопів" лежав мобільний процесор Intel i386, 8 Мбайт оперативної пам'яті і жорсткий диск на кілька десятків мегабайт. Комп'ютери зарекомендували себе з кращого боку і прослужили астронавтам аж до кінця 90-х років, коли на зміну прийшло перше оновлення. Ти напевно запитаєш, як астронавти примудрялися працювати на ноутбуках з 386 процесором протягом семи років? Все дуже просто - не дивлячись на деяке відставання, дані ноутбуки були призначені насамперед для збору даних і управління окремими елементами космічного обладнання, а з цим завданням вони справлялися на всі сто. Не було веселеньких ресурсномістких утиліт, вимогливих графічних оболонок. І оскільки потужності для повсякденних завдань у космосі вистачало сповна, а самі пристрої здавалися підвалини надійності, астронавтам просто не було потрібно нічого більшого - лептопи працювали прекрасно, та й обладнання було заточене під програмне забезпечення стареньких ThinkPad.
Апгрейд в космосі
Проте час минав, і банальний знос ноутбуків ThinkPad першого покоління міг вплинути на успіх роботи в космосі. У 2000 році було прийнято рішення повністю проапгрейдить мобільний парк лінійки ThinkPad на більш сучасні аналоги. Новинки були встановлені на МКС, яка на той час вже отримала систему життєзабезпечення, і в ній могли залишатися астронавти. Наворочені на ті часи ThinkPad, з процесором Pentium Mobile III, 128 мегабайтами оперативної пам'яті, HDD на 20 Гбайт і відеокартою ATI Rage, вирушили на підкорення космосу, де вони використовуються і до цього дня. У 2004 році одноманітність старого модельного ряду розбавили ноутбуки ThinkPad на платформі Centrino першого покоління, з процесорами Pentium M, 512 Мбайт оперативної пам'яті та спеціальної збіркою Windows XP.
На сьогоднішній день готується чергове оновлення ноутбуків на МКС і космічних кораблях. Незважаючи на те, що підрозділ ThinkPad було в 2005 році викуплено у IBM компанією Lenovo, добра традиція з виробництва якісних і надійних ноутбуків лінійки ThinkPad триває вже новим власником. При цьому розвиток апаратної і програмної частини ПК трохи сповільнилося. За десять років, в принципі, не змінилося нічого: Windows XP продовжує активно функціонувати і поставляється з левовою часткою нетбуків; процесори Intel Pentium III 800 МГц до цих пір стоять в багатьох офісних машинах і показують схожу з процесорами Atom 1660 МГц продуктивність, якої, в принципі , вистачає для більшості сучасних завдань. Якщо ж згадати період з кінця 80-х по кінець 90-х за аналогічний проміжок часу, то темп розвитку мікроелектроніки був значно вище, тому як в 2000 вже практично не використовувалася операційна система DOS, а мікропроцесор i386 для "домашніх" завдань повністю застарів і не був би придатний. Саме тому функціонують на орбіті ноутбуки ThinkPad ще не один рік будуть служити на благо розвитку космосу. Їх поступово витіснятимуть новіші і досконаліші моделі, і можна з певною упевненістю заявити, що співпраця Lenovo і NASA продовжиться і далі - аж надто добре ноутбуки ThinkPad себе зарекомендували.
Звідси випливає ряд цікавих особливостей. Якщо спочатку інноваційні комп'ютерні технології широко застосовувалися в космосі, то сьогодні темп значно сповільнилося. За непотрібністю. Додатків для управління того ж МКС достатньо ресурсів для утримання ситуації під контролем. Нам же, техноманьяком, подавай шестиядерні процесори, гігабайти оперативної пам'яті і кілька відеокарт. Тільки от надійність космічних пристроїв не йде ні в яке порівняння з наземними аналогами.
Крутіше тільки яйця
Використовувані в космосі ноутбуки зовсім не ті, що продаються в магазинах. Купивши сучасний Lenovo ThinkPad з процесором Core i5, ми не отримаємо того ж рівня надійності, який отримують космонавти і астронавти. В основу будь-якого "зоряного" лептопа входить жорсткий захисний каркас з композитних матеріалів Roll-cage. Він досить легкий і при цьому неймовірний міцний. Завдяки використанню цього каркаса із суміші вуглецевого і скляного волокна ноутбуки ThinkPad можуть витримати падіння з висоти під два метри або тиск вагою в сто кілограмів. Крім того, в таких космогаджетах використовується спеціальна система захисту жорсткого диска, що складається з чотирьох елементів. Крім обумовленого каркаса Roll-cage, знижує ймовірність пошкодження ноутбучного "заліза" на 30%, застосовується система Active Protection System, що пом'якшує демпфуючі пластикові напрямні, і кожух з металевої сітки. Технологія Active Protection System представляє собою спеціальний чіп, розпаяний на материнській платі. Він відстежує всі коливання на ноутбуці, і в разі якщо відбувається сильний поштовх або вібрація, протягом 500 мілісекунд чіп подасть сигнал на зупинку запису і читання на HDD, тим самим запобігши втрату даних. Демпфуючі пластини потрібні для того, щоб HDD був щільніше затиснутий в корпусі ноутбука, уникаючи зайвих вібрацій. Вони служать амортизаторами при невеликих поштовхах і забезпечують до 40% більш ефективний захист, ніж аналогічні пластини в звичайних ноутбуках. Нарешті, останньою межею при захисті HDD є щільна металева сітка, яка огортає накопичувач. Вона оберігає жорсткий диск від запилення і запобігає накопичення статичної електрики. За охолодження цих спеціальних ThinkPad відповідає потужна система термоконтроля, що включає в себе кілька теплових трубок, по яких "бігає" спеціальна рідина. Додатково система охолоджується чотиришвидкісним вентилятором з датчиком температури, який ретельно стежить за термальним режимом і в разі чого збільшує оберти "Карлсона".
Чому не Apple?
Американська нація буквально схиблена на продукції Apple, і, без сумніву, "надкушений яблучка" стали національним брендом (якщо не бзіком). Чому ж у космос не полетіли симпатичні MacBook? Точної відповіді у нас немає, однак можна припустити, що на початку 90-х продукція IBM здавалася надійніше. Ну а далі все понеслося сніговим комом - програми, написані під x86-сумісні процесори i386, було б важко перенести на MacBook з процесором абсолютно іншої архітектури - PowerPC. Саме тому нічого міняти так і не зважилися, і знову віддали перевагу саме ThinkPad, а не продукції старовини Стіва. Величезні програмні бази, що залишилися з першого покоління ThinkPad, без проблем були запущені (згодом і доповнені) і розширені на сучасних моделях з Intel Pentium III і Intel Pentium M. Ось тому Apple MacBook - це пристрої швидше стильні і гламурні, ніж максимально захищені і пристосовані до екстремальних умов. А в космосі, як і в хокеї, немає місця "слабкої ланки".
Космічна павутина
Очевидно, що велика кількість комп'ютерної техніки на станції МКС має бути якось пов'язано. А тому кораблю життєво необхідна цілісна мережева структура з певною рівневої архітектурой.Первий рівень відповідає за керування в масштабах МКС. При цьому і тут передбачено поділ на кілька каналів. Є основний, резервний і запасний. Як бачиш, надійність - знову-таки головний критерій космічних технологій. У будь-який момент часу космонавт може підключити робочий ноутбук до першого мережевого рівня. Другий ступінь архітектури управляє модулями корабля, а також певними підсистемами (електроживлення, термоконтроль). Нарешті, останній, третій рівень відповідає за показники датчиків з бортових механізмів станції.
Вся архітектура заснована на наборі стандартних шин обміну інформації. На сьогоднішній момент використовується двоканальний інтерфейс MIL1553B. Один канал працює, інший підстраховує у разі відмови першого.
Заходимо на посадку
Ось і виходить, що якщо на поверхні Землі женуться за обчислювальною потужністю, то на її орбіті - за надійністю. Нібито "залізо" в космосі живе своїм неспішної життям. Якщо у жителів блакитної планети практично в кожному будинку є десктоп в рази продуктивніше того ж IBM ThinkPad, то на МКС це не головне. Бути може, саме через "слабкості" комп'ютерних компонентів ми поки ще не почали настільки масштабні міжпланетні подорожі. Але якщо порівняти історію космонавтики з розвитком комп'ютерних технологій, то від першого польоту Юрія Олексійовича Гагаріна до наших днів пройшло всього 59 років. Так що є певна частка оптимізму в надії на те, що в майбутньому людська раса обов'язково побачить нові, загадкові і шалено цікаві світи.
У кишені космонавта
Крім звичних всім ноутбуків в космосі також використовувалися і компактніші персональні електронні пристрої. У 2004 році компанія HP за договором з NASA оснастила астронавтів своїми кишеньковими комп'ютерами HP iPAQ h5500. Дані пристрої надійшли на борт МКС у кількості двох штук і використовувалися за прямим призначенням - на них астронавти й космонавти вели щоденники, стежили за календарем, використовували КПК для перевірки електронної пошти. Звичайно ж, все людське хлопцям з МКС не чуже, тому кишенькові комп'ютери вони також використовували для прослуховування MP3-музики, перегляду сімейних фотографій і читання електронних книг.