研究者たちは、スーパーコンピュータをナノ衛星に搭載する方法を研究している。
アラン・ボイル著
スーパーコンピュータをパン一斤ほどの大きさのパッケージに収めるのは一つのことですが、宇宙の過酷な環境に耐えられるよう、そのスーパーコンピュータを耐放射線性に強化するのは全く別の話です。
ピッツバーグ大学に本部を置くチームは、国防総省、NASA、国立科学財団の支援を受けた実験で、その両方を実現しようとしている。
「宇宙向けのコンピューター工学は究極の挑戦だ」と、ピット大学のNSF宇宙・高性能・耐障害コンピューティングセンター（SHREC）の創設者で同大学の工学教授アラン・ジョージ氏はニュースリリースで述べた。
先月、実験パッケージはメリーランド州にあるNASAゴダード宇宙飛行センターからテキサス州のジョンソン宇宙センターに輸送され、来年スペースX社のドラゴンカプセルで国際宇宙ステーションへ向かう旅の最終準備が行われる予定だ。
このペイロードには、スペース・テスト・プログラム・ヒューストン6/画像・動画処理用宇宙船スーパーコンピューティング（STP-H6/SSIVP）という、ややこしい名前が付けられている。しかし、その機能は比較的単純で、宇宙ステーションの外部からデュアルカメラで地球の高解像度画像を撮影するというものだ。
鍵となるのは、STP-H6の回路が宇宙放射線にさらされる中でどれだけうまく画像を処理し、電子機器から発生する熱をどれだけうまく放熱できるかを見ることです。この装置のフォールトトレラント・ハイブリッドシステムは、相互に接続された5枚の飛行認定コンピュータカードと、電力変換サブ実験を実行するスマートモジュールで構成されています。
この実験は、昨年宇宙ステーションに送られた宇宙コンピュータ実験であるSTP-H5で得られた経験に基づいています。
「宇宙で1年間運用されたH5システムは、過酷な宇宙環境において高い性能を発揮しています。研究者たちは、ピットキャンパスからアップロードされる実験データのサンドボックスとしてこのシステムを活用しています」とジョージ氏は述べた。「新しい技術が宇宙に導入される際、まず第一に、そして最大の疑問は、それが宇宙でうまく機能するかどうかです。そして、私たちのシステムは、依然として優れた性能を発揮し続けています。」
ジョージとSHRECチームは、ピット大学スワンソン工学部の機械工学・材料科学科と協力し、H6を開発しました。工学部のデイブ・シュミット教授とマシュー・バリー教授は、宇宙飛行に耐えうる筐体の開発において主導的な役割を果たしました。
「シュミット博士は、H6の新機能に適合するシステムの機械設計と検証を担当し、私は熱モデリングを担当して、システム内部の電子機器からの熱を放散する能力を確保しました」とバリーは語った。「優秀なボランティア学生グループが、このプロジェクトの成功を確実にするために、全力で取り組んでくれました。」
STP-H6のコンピュータシステムはH5の約3倍の性能を誇り、スーパーコンピュータの地位にふさわしい。しかし、宇宙ステーションに設置されるスーパーコンピュータはこれが唯一のものではない。
ヒューレット・パッカード・エンタープライズ社が開発した市販のコンピュータシステム「スペースボーン・コンピュータ」は、昨年、試験のために宇宙ステーションに送られました。昨年9月には、1テラフロップスを超える処理速度を記録しました。
重さ124ポンド（約54kg）のこの装置は、宇宙ステーション内部のラックに設置されました。一方、約9.5ポンド（約4.7kg）のSTP-H6実験装置は、キューブサットに搭載可能なスーパーコンピューターの道を切り開くことを目指しています。
「宇宙コンピューティングは、あらゆる宇宙船にとって主要な課題となっている。なぜなら、リモートセンシングと自律操作が宇宙船の主な目的であり、どちらも高性能コンピューティングを必要とするからだ」とジョージ氏は述べた。
今後数年間、よりスマートで小型の宇宙船が軌道上運用の主流となる可能性が高い。そして、電子機器と推進力の小型化のトレンドが今後も続くならば、小型衛星革命は太陽系の他の領域、そしてさらにその先にまで広がる可能性が高い。
