Στο άπειρο και ακόμη παραπέρα: Το Linux και ο ανοιχτός κώδικας πηγαίνουν στον Άρη

Το Perseverance έφτασε στην ατμόσφαιρα του Άρη με ταχύτητα περίπου 12.000 μίλια την ώρα (19.312 χιλιόμετρα την ώρα) και μόλις επτά λεπτά αργότερα, η NASA προσγείωσε απαλά και με ασφάλεια το πιο πρόσφατο Mars rover.  Στο κινητό εργαστήριο που ζυγίζει ένα τόνο, υπάρχει και ένας μικροσκοπικός επιβάτης: το drone-ελικόπτερο Ingenuity. Αν όλα πάνε καλά, το Ingenuity (με βάρος 1,8 κιλά) θα είναι το πρώτο όχημα που θα πετάξει ποτέ σε έναν άλλο κόσμο. Σε 11 λεπτά απόσταση φωτός από τη Γη, δεν θα υπάρχει κανείς να πετάξει το Ingenuity με ένα χειριστήριο drone. Αντ ‘αυτού, θα πετάξει με τη χρήση ενός συνδυασμού Linux και ενός προγράμματος της NASA που βασίζεται στο πλαίσιο ανοιχτού κώδικα του Jet Propulsion Laboratory (JPL) F´ (προφέρεται F prime).

Αυτό δεν θα είναι εύκολο έργο. Κανείς δεν προσπάθησε ποτέ να πετάξει στον Άρη, ο οποίος έχει ατμόσφαιρα μόνο το ένα εκατοστό της πυκνότητας του αέρα της Γης. Είναι αλήθεια ότι ο Άρης έχει επίσης μόνο το ένα τρίτο της βαρύτητας της Γης, αλλά παρόλα αυτά, οι μηχανικοί της Ingenuity θα είναι ευτυχείς όταν το Ingenuity σηκωθεί από το έδαφος.

Πράγματι, το Ingenuity είναι καθαρά μια επίδειξη τεχνολογίας. Δεν έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει την αποστολή Perseverance, η οποία αναζητά σημάδια αρχαίας ζωής και συλλέγει δείγματα βράχων και χώματος . Η αποστολή του είναι να δείξει ότι είναι πιθανό να πετάξει στον Άρη χρησιμοποιώντας υλικό off-the-shelf (COTS) και λογισμικό ανοιχτού κώδικα. 

Σε μια συνέντευξη στο IEEE Spectrum , ο Timothy Canham, JPL Embedded Flight Software Engineer, εξήγησε ότι η πλακέτα επεξεργαστή του ελικοπτέρου τροφοδοτείται από ένα Qualcomm Snapdragon 801 που λειτουργεί στα 500 Hz, (όχι σε MegaHertz, αλλά Hertz). Αν και αυτό μπορεί να ακούγεται οδυνηρά αργό και παλιό, είναι πολύ πιο γρήγορο από τους επεξεργαστές του Perseverance. Αυτό συμβαίνει επειδή οι επεξεργαστές και τα τσιπ ποιότητας της NASA πρέπει να πληρούν τα πρότυπα ακτινοβολίας Spaceflight Computing (HPSC) της NASA. Αυτοί οι προσαρμοσμένοι επεξεργαστές χρειάζονται χρόνια σχεδιαστικής εργασίας και δοκιμών προτού πιστοποιηθούν για διαστημικές πτήσεις. Για παράδειγμα, ο νεότερος επεξεργαστής γενικής χρήσης της NASA είναι μια παραλλαγή του ARM A53 που ίσως γνωρίζετε από το Raspberry Pi 3. Το Ingenuity, ωστόσο, ως έργο επίδειξης μπορεί να χρησιμοποιήσει μια πιο συνηθισμένη, και επομένως μια πιο μοντέρνα, CPU. 

Στην πραγματικότητα, ο Canham εξήγησε, «παραγγείλαμε κυριολεκτικά ανταλλακτικά από το SparkFun [Electronics]. Αυτό είναι ένα  καθημερινό υλικό του εμπορίου, αλλά θα το δοκιμάσουμε και αν λειτουργεί καλά, θα το χρησιμοποιήσουμε.»

Όσο για το λογισμικό, ο Canham είπε:

Quote

Αυτή είναι η πρώτη φορά που θα πετάξουμε Linux στον Άρη . Στην πραγματικότητα λειτουργούμε με λειτουργικό σύστημα Linux. Το πλαίσιο λογισμικού που χρησιμοποιούμε είναι αυτό που αναπτύξαμε στο JPL για χρήση σε CubeSats και όργανα, και το έχουμε διαθέσει ως ανοιχτό κώδικα πριν από λίγα χρόνια. Έτσι, μπορείτε να αποκτήσετε το πλαίσιο λογισμικού που πετά στο ελικόπτερο του Άρη και να το χρησιμοποιήσετε στο δικό σας έργο. Είναι ένα είδος νίκης του ανοιχτού κώδικα επειδή πετάμε ένα λειτουργικό σύστημα ανοιχτού κώδικα και ένα πλαίσιο λογισμικού πτήσης ανοιχτού κώδικα και χρησιμοποιούμε ανταλλακτικά που μπορείτε να αγοράσετε από τα ράφια των καταστημάτων αν θέλετε να το κάνετε αυτό κάποια μέρα.

Αυτό το λογισμικό ανοιχτού κώδικα είναι το F´. Είναι ένα πλαίσιο που βασίζεται σε στοιχεία που επιτρέπει την ταχεία ανάπτυξη και την ενσωμάτωση σε διαστημικές πτήσεις και σε άλλες ενσωματωμένες εφαρμογές λογισμικού. Το F´ έχει ενσωματωθεί επιτυχώς σε πολλές διαστημικές εφαρμογές πολλές φορές πριν. Είναι προσαρμόσιμο και δεν περιορίζεται σε συστήματα διαστημικής πτήσης μικρής κλίμακας όπως τα CubeSats, και τα SmallSats. 

Περιλαμβάνει:

• Μια αρχιτεκτονική που αποδομεί το λογισμικό πτήσης σε ξεχωριστά στοιχεία με καλά καθορισμένες διεπαφές
• Ένα πλαίσιο C ++ που παρέχει βασικές λειτουργίες όπως message queues και threads
• Εργαλεία μοντελοποίησης για τον καθορισμό εξαρτημάτων και συνδέσεων και αυτόματη δημιουργία κώδικα
• Μια αυξανόμενη συλλογή έτοιμων προς χρήση συστατικών
• Εργαλεία δοκιμών για τη δοκιμή λογισμικού πτήσης σε επίπεδο μονάδας και ενσωμάτωσης.

Υπάρχουν, φυσικά, πολλά άλλα προγράμματα ανοιχτού κώδικα της NASA. Υπάρχουν περισσότερα από  500 έργα με άδειες ανοιχτού λογισμικού της ΝASA . Πολύ πριν διαμορφωθούν οι έννοιες του ελεύθερου λογισμικού και του ανοιχτού κώδικα, η NASA μοιράστηκε μεγάλο μέρος του κώδικα της στο πλαίσιο του προγράμματος COSMIC .

Η NASA χρησιμοποιεί εδώ και πολύ καιρό το Linux στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) . Ακόμα η πορεία του Linux για την κυριαρχία του στους υπερυπολογιστές ξεκίνησε στο Goddard Space Flight Center (GSFC) της NASA με τον πρώτο υπερυπολογιστή Beowulf .

Όπως και το Ingenuity, το πρώτο σύμπλεγμα Beowulf κατασκευάστηκε με καθημερινό εξοπλισμό COTS. Κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας 16 επεξεργαστές Intel 486DX και 10Mbps Ethernet , με λίγες μόνο χιλιάδες δολάρια. Ενώ η ταχύτητά του ήταν μόνο σε μονοψήφια gigaflops, το Beowulf έδειξε ότι θα μπορούσατε να δημιουργήσετε υπερυπολογιστές με έναν πιο χαμηλό προϋπολογισμό και Linux. Τώρα, το Ingenuity δείχνει ότι εξαιρετικές κατασκευές μπορούν ακόμη να προέρχονται με τη χρήση φθηνών υλικών σε συνδυασμό με Linux και λογισμικό ανοιχτού κώδικα.

 Άδεια χρήσης περιεχομένου: CC-BY-SA