Superkomputery przyspieszą wyprawy na Marsa. Także sam lot uczynią bezpieczniejszym oraz łatwiej będzie też skolonizować planetę

Ze względu na ograniczone możliwości obliczeniowe w kosmosie, wiele obliczeń niezbędnych do ukończenia projektów badawczych rozpoczętych w kosmosie jest nadal przetwarzanych na Ziemi. Na Marsie, gdzie opóźnienia w komunikacji mogą sięgać ponad 20 minut, takie rozwiązanie nie tylko się nie sprawdzi, ale może uniemożliwić wyprawy na Czerwoną Planetę. Dzięki superkomputerom będzie można nie tylko naprawić ewentualne uszkodzenia, udzielić pomocy, lecz także uprawiać rośliny, analizować gleby, czy sprawdzać pogodę.

– Wszystkie etapy załogowej wyprawy na Marsa wymagają opracowania odpowiednich systemów, dzięki którym uda się dotrzeć na Marsa i przemyśleć wymagania techniczne. To m.in. obliczeniowa mechanika płynów w projektowaniu rakiet, symulowanie zachowania ludzi, czy analiza wpływu stresu. Wiele rozwiązań naukowych, które stosujemy na Ziemi, wykorzystamy też przy planowaniu takiej podróży, jednak większość badań będzie dotyczyć ludzi, jak załoga poradzi sobie w ciągu np. dziewięciu miesięcy przebywania w kosmosie – mówi w rozmowie z agencją Newseria Innowacje Ben Bennett z Hewlett Packard Enterprise.

Elon Musk zapowiada, że pierwsze loty na Marsa mogą ruszyć już w 2024 roku. Eksperci oceniają jednak, że kolonizacja Marsa będzie możliwa najwcześniej za kilkanaście lat. Brakuje jeszcze odpowiedniej technologii, czy opracowanych niezależnych systemów utrzymywania życia, czy zamkniętego łańcucha ekologicznego. Trwają testy, które mają sprawdzić, jak w trwającej łącznie nawet kilka lat misji odnajdą się członkowie załogi, jak wytrzymają długotrwały stres, brak światła słonecznego, czy zamkniętą przestrzeń. To jednak wciąż za mało, by móc planować pełnoprawne wyprawy i myśleć o kolonizacji Czerwonej Planety. Może być to jednak możliwe dzięki wykorzystaniu możliwości superkomputera.

– Podczas misji nie będziemy mogli polegać na informacjach otrzymywanych z centrum dowodzenia. Nie ma mowy o zwykłym połączeniu przez radio. Opóźnienie transmisji między Ziemią a Marsem wynosi od 3 do 24 minut, przy założeniu że taka komunikacja w ogóle będzie możliwa. Dlatego niezbędne jest zabranie ze sobą wszystkich potrzebnych informacji przechowywanych na Ziemi, do informacji z centrum dowodzenia w trakcie lotu – ocenia dyrektor ds. strategii w zakresie wysokowydajnych technologii obliczeniowych Hewlett Packard Enterprise.

Ze względu na ograniczone możliwości obliczeniowe w kosmosie, wiele obliczeń niezbędnych do ukończenia projektów badawczych rozpoczętych w kosmosie jest nadal przetwarzanych na Ziemi. Takie podejście jest możliwe do przeprowadzenia badań na Księżycu lub na niskich orbitach ziemnych do ok. tysiąca mil powyżej powierzchni Ziemi, gdzie komunikacja może odbywać się w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Jednak większe opóźnienia komunikacyjne do 20 minut sprawiają, że wszelkie wyprawy stają się potencjalnie niebezpieczne, jeśli astronauci mają do czynienia z krytycznymi sytuacjami, których nie są w stanie rozwiązać samodzielnie.

Włączenie wysokiej wydajności obliczeniowej w superkomputerach może wyeliminować opóźnienia występujące podczas przesyłania danych i zapewnia możliwości obliczeniowe do przeprowadzania analiz na pokładzie.

– Jeśli przykładowo dojdzie do incydentu porównywalnego z tym, który wydarzył się podczas misji Apollo 13, nie będziemy mogli polegać na centrum dowodzenia misją w zakresie zapewnienia schematów, danych, czy innej pomocy. Musimy mieć na pokładzie rozbudowane komputery, które pozwolą analizować przyczyny awarii, przeprowadzić analizę drzewa uszkodzeń – przekonuje ekspert.

HPe dostarcza najnowocześniejsze komputery w kosmosie i zapewnia superkomputerowe usługi komercyjne na statku kosmicznym, jednocześnie demonstrując możliwości, jakich NASA może potrzebować do eksploracji kosmosu. Komputer Spaceborne oparty jest na platformie obliczeniowej Apollo 40 o wysokiej wydajności, zaprojektowanej w taki sposób, aby nie wymagała dodatkowego sprzętu. Zamiast tego wykorzystuje oprogramowanie zintegrowane z węzłami HPC, a takie kompaktowe systemy będzie można już niedługo wprowadzić także do przestrzeni kosmicznej.

Spaceborne Computer został uruchomiony przez HPe i NASA w kosmosie na roczny eksperyment testujący odporność i wydajność. Osiągał trylion operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę i z powodzeniem działał na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Superkomputery sprawdzą się nie tylko podczas samego lotu, ale przede wszystkim – już na Marsie.

– Podczas wyprawy na Marsa nie będziemy też mieć lekarza. Gdy ktoś zachoruje będziemy potrzebować dostępu do dużego zasobu informacji medycznych, które pozwolą udzielić odpowiedniej pomocy – zaznacza Ben Bennett.

Dzięki superszybkim komputerom o ogromnej mocy obliczeniowej, będzie można myśleć o skolonizowaniu Czerwonej Planety. Już teraz na Uniwersytecie Purdue testowane jest urządzenie Heliponix GroPod – bez dostępu do Ziemi tworzy idealne warunki klimatyczne, aby rośliny mogły rozwijać się bez użycia gleby. GroPod wykorzystuje aeroponikę, wydajną formę hydroponiki. Każde urządzenie jest połączone z internetem za pomocą oprogramowania IoT. Nie potrzeba wiedzy jak prowadzić farmę, wszystkie działania inicjuje sam komputer. Na Marsie będzie to miało niebagatelne znaczenie.

– Na Marsie nie ma deszczu, ale może się zdarzyć, że z nieba spadnie suchy lód, czyli zestalony dwutlenek węgla. Jak będziemy sobie radzić z takimi sytuacjami, jak przeprowadzić analizę gleby, jak tworzyć konstrukcje do pozyskiwania paliwa, jak podejdziemy do zarządzania modułami mieszkalnymi? Na Marsie jest wystarczająco dużo zadań do wykonania, w których komputery okażą się niezastąpione – podkreśla Ben Bennett.