Wanneer iemand een nieuwe laptop of telefoon koopt is de eerste vraag vaak ‘Hoe snel is die van jou?’. Bij processoren aan boord van satellieten is de eerste vraag ‘Functioneert hij nog zo diep in de ruimte?’ In de ruimte is er geen atmosfeer om de processor eenvoudig te koelen, kan de boel niet gerepareerd worden en is er geen wandcontactdoos om makkelijk op te laden. Daarnaast wordt de processor constant blootgesteld aan straling en temperatuurschommelingen. Universiteit Twente (UT)-promovendus Karel Walters bedacht daarom een nieuwe chip voor de Europese ruimtevaart.
Vanwege een hoog eisenpakket duurt de ontwikkeling van een processor lang. Vervolgens moet hij zo lang mogelijk meegaan, omdat de ontwikkeling ervan uitermate kostbaar is. Dat is de reden dat processoren in de ruimte vaak erg oud zijn vergeleken met die op aarde. Een gemiddelde processor in een telefoon heeft meerdere kernen en draait op GHz-snelheden, terwijl de nieuwste Mars-rover Curiosity het met een simpele enkele kern op 200 Mhz moet doen.
Traag internet
Er is een grote vraag naar een nieuwe Europese chip voor satellietdataverwerking. Lanceringen kosten veel geld en bijvoorbeeld de Europese ruimteorganisatie ESA wil zo veel mogelijk informatie voor dat geld terug zien. Daarom zijn de instrumenten aan boord van satellieten steeds nauwkeuriger en komen er ook steeds meer op een enkele satelliet.
Waar men minder aan kan veranderen is de snelheid van de verbinding met de satelliet. Waar men thuis gewend is aan 100 Mbit-internetverbindingen 24 uur per dag, moet men het dieper in de ruimte stellen met een verbinding van slechts enkele Mbits voor een paar uur per dag.
Europese processor
Om toch zoveel mogelijk informatie te verzamelen en te versturen is een nieuwe processor nodig, de vorige Europese processor stamde uit begin jaren negentig en is een 20 Mhz-signaal verwerkingsprocessor (TSC21020F). Military export-regulering van de Verenigde Staten maakt het erg lastig om processoren uit dat land te gebruiken aan boord van Europese satellieten.
‘In mijn proefschrift presenteer ik een nieuwe (prototype) chip die gezamenlijk met Recore Systems is ontwikkeld in opdracht van ESA-Estec’, zegt Walters. ‘Twee processoren speciaal voor signaalverwerking (Xentium) verbonden via een network-on-chip (NoC). Aan het NoC zijn alle highspeed interfaces verbonden zodat data snel verplaatst kan worden. Er zijn mogelijkheden voor meer processing power zonder herontwerp of om relatief eenvoudig legacy software te draaien op de chip. Momenteel wordt er bekeken of het mogelijk is om een volledig beschermde chip tegen straling te produceren, zodat moderne missies met Europese technologie naar Jupiter mogelijk worden.’
