Computadoras en el espacio!

Hoy es el Día Internacional del Vuelo de Humanos al Espacio, y hemos decidido contarles un poco sobre las computadoras en el espacio: cómo son, qué hacen y cómo y por qué necesitan ser protegidas.

El nivel de informatización de las naves espaciales está en constante crecimiento, como en todos los demás aspectos de nuestra vida. Grandes paneles titilantes de control están siendo reemplazados por computadoras portátiles que se pueden conectar desde cualquier lugar a la unidad central en la Estación Espacial Internacional (ISS – International Space Station) y habilitar a la tripulación a acceder a datos necesarios, o instrucciones clave. Por supuesto, estas no son las computadoras portátiles de nuestros lectores y computadoras de a bordo, y aunque los equipos de la plataforma se estén utilizando con mayor frecuencia hoy en día, siguen teniendo algunas características cautivadoras.

Diseño

Un extraño se asombraría mucho por la unidad de control de una nave espacial moderna; pensando nuevamente, no se impresionaría de la misma forma con las unidades viejas. Es una caja de aspecto sencillo, de metal y pesada, con algunos tomas de colores. Eso es todo. No hay USB, no hay pantalla, a veces tampoco hay teclados. De hecho, luce de una forma bastante anticuada. Todo se debe a la confiabilidad del sistema, siendo esa la prioridad número uno.

Gracias al diseño modular de cada unidad, ya sea un procesador, un chip de memoria o un sistema de input-output, puede ser fácilmente retirada y sustituida por una nueva. Dicho diseño permite un mantenimiento rápido y fácil, lo que es esencial en el equipo de una nave espacial, debido a que la radiación espacial afecta a la electrónica de la nave, y puede causarle un mal funcionamiento.

Hay una gran cantidad de ordenadores en la Estación Espacial Internacional, algunos de ellos están montados en la carcasa exterior, y para repararlos, la tripulación tiene que trabajar en el espacio exterior. Se reparan cerca de 20 equipos por año.

Rendimiento

El tipo más común de hardware utilizado hoy en día en la Estación Espacial Internacional es el Intel 80386SX, que fue ampliamente utilizado en las PC domésticas, veinte años atrás. Su rendimiento es espectacular en comparación con los procesadores modernos, sin embargo se puede discutir eso porque la enorme potencia de cálculo, en estos días, se utiliza principalmente para los gráficos de juegos increíbles y la representación de interfaces. Las tareas básicas, en el espacio, pueden ser resueltas con recursos modestos. Después de todo, en aquel entonces, se las arreglaron para planificar expediciones lunares.

La razón principal por la que la la computadora del espacio ha quedado “obsoleta” es la gran cantidad de tiempo que se gasta en crear una. A veces se tarda hasta varias décadas. La lista de objetivos de las futuras expediciones se diseña junto con las características técnicas necesarias de la computadora; y se hace todo a conciencia, con tecnologías modernas y de eficacia comprobada. Un CPU viejo tiene otra ventaja: no precisar de mucha energía eléctrica, ya que cada vatio cuenta.

Cuanto más simple, mejor.

Aunque la misma nave espacial sea una máquina muy compleja y sofisticada, su sistema de control es bastante simple y está compuesto por unidades básicas que pueden realizar un número muy limitado de operaciones. Cuanto menor sea lo que el módulo de la computadora pueda realizar, más estable y fiable será, y le será mucho más fácil resolver los problemas que pudieran surgir.

El software también debe ser predecible. Los sistemas operativos se utilizan en tiempo real, por eso no pueden dar lugar a la “especulación”. Esto asegura una respuesta instantánea de los sistemas y su confiabilidad. A diferencia de Windows, que tiende a “pensar” por cierto tiempo, los RTOS (Real-time operating system o Sistema Operativo en Tiempo Real) no pierden tiempo almacenando. El software específico de la nave espacial también está diseñado para no malgastar los recursos del sistema, ya sean de RAM o de carga del CPU.

Parches, actualizaciones y reparaciones

No existe la aplicación perfecta de software, y un error en el código puede saltarse numerosos chequeos. Que la computadora afectada se encuentre a miles, o en caso de las sondas espaciales, millones de kilómetros, no hace más fácil las tareas de reparación. Es por eso que la mejor forma de abordar el problema de errores de software es realizando una simulación en una réplica completa de la computadora del espacio aquí, en la Tierra. Recientemente, este método se utilizó para “reiniciar” la sonda espacial Voyager 2, que fue lanzada hace 40 años, y se rumorea que, para estos días, ya ha dejado el Sistema Solar. En 2010, debido a un malfuncionamiento del hardware, comenzó a transmitir señales aleatorias, en lugar de datos coherentes. Afortunadamente, la segunda computadora de su clase se mantiene en el laboratorio Voyager 2, en la NASA, corriendo una simulación del problema. Los especialistas de la NASA han descubierto que lo que ha causado la falla fue que un sector de la memoria se encontraba dañado. Luego de que un verdadero parche (una actualización de software que corrige errores) fuera enviado a Voyager a través de radio. Luego de reparada, la nave espacial reanuda la transmisión desde las profundidades del espacio, y podría continuar funcionando durante los próximos 40 años, hasta alcanzar el límite de la señal. O hasta ser capturada por extraterrestres.

Recientemente, el explorador de Marte, Spirit, ha sido objeto de un tratamiento similar. Así que tu computadora personal no es la única que necesita mantenimiento y actualizaciones constantes.

La información no debe perderse

La exploración espacial es un esfuerzo muy costoso, independientemente de si es tripulado o no tripulado. Se necesita mucho tiempo, dinero y personas para crear. Así que, hasta la más pequeña falla técnica, que resulte en una pérdida de datos, significará que todo ese esfuerzo ha sido en vano. Para prevenir estos inconvenientes, las computadoras del espacio necesitan numerosos sistemas de back-up. Para esto se usan, muy a menudo, distintos tipos de almacenamiento, todos al mismo tiempo. Por ejemplo, una memoria flash puede ser usada junto a la cinta magnética, para que al menos una de las dos almacene. El sistema no es muy diferente al que utilizas para preservar tu música favorita, o las fotografías de tus vacaciones, que tienen un gran valor sentimental, pero que son significativamente menos costosas que los datos recolectados en el espacio.

Tiempos modernos

Cada miembro de la Estación Espacial Internacional posee una computadora portátil Lenovo ThinkPad que puede conectarse a diferentes sistemas de la estación a través de un bus especial.

Gracias a las tecnologías modernas, los astronautas pueden navegar por la web y hablar con sus familias en la Tierra, pero el canal de comunicaciones está protegido, y hay una defensa especial que protege y aísla a los astronautas de los peligros de la web. Por otra parte, se utiliza un equipo independiente para esta comunicación y no está conectado a ningún equipo que pueda poner en riesgo la vida de la Estación Espacial Internacional. Se ha comprobado la efectividad de esta protección; se ha descubierto un malware “Gammima” en la computadora portátil de un astronauta, durante su vuelo en 2007. Las computadoras portátiles no estaban protegidas con un antivirus, pero la NADA comenzó a considerar ese tipo de protección luego del episodio.