נאס"א בוחנת בימים אלה מעבד חלל חדש, המיועד להעניק לחלליות, רכבי שטח פלנטריים ומערכות מאוישות יכולות עיבוד גבוהות בהרבה מהמקובל כיום במשימות חלל. לפי הדיווח, תוצאות ראשוניות מצביעות על ביצועים של עד פי 500 ביחס למעבדים מוקשחי קרינה הנמצאים כיום בשימוש בחלליות, בעוד יעד הפרויקט מוגדר כהגדלה של עד פי 100 בכוח המחשוב לעומת הדור הנוכחי.

המעבד מפותח במסגרת פרויקט High Performance Spaceflight Computing של נאס"א, בשיתוף מעבדת ההנעה הסילונית JPL וחברת Microchip Technology מאריזונה. מדובר במערכת על שבב, SoC, שמרכזת יחידות עיבוד מרכזיות, מאיצי חישוב, רכיבי תקשורת, זיכרון וממשקי קלט־פלט בשבב קומפקטי אחד. במונחי תעשיית השבבים, זהו מעבר מתפיסה של מחשוב חללי שמרני ואיטי יחסית, למערכות עיבוד מתקדמות יותר, המותאמות לעבודה בסביבות קשות במיוחד.

מחשוב חלל צריך להיות גם חזק וגם עמיד

הקושי המרכזי בפיתוח שבבים לחלל אינו רק ביצועים. בניגוד לשבבים לצרכנות, לרכב או למרכזי נתונים, שבב חללי נדרש לפעול במשך שנים בתנאי קרינה חזקה, שינויי טמפרטורה קיצוניים, זעזועים מכניים ותקלות שעלולות להיגרם מחלקיקים עתירי אנרגיה. פגיעה כזו יכולה לגרום להיפוך סיבית, לשגיאת חישוב או להעברת החללית למצב בטוח, שבו מערכות לא חיוניות מושבתות עד להתערבות מהקרקע.

ב־JPL בוחנים את המעבד החדש באמצעות ניסויי קרינה, חום, הלם ובדיקות תפקודיות ממושכות. המטרה היא לוודא שהביצועים הגבוהים אינם באים על חשבון אמינות. זהו תנאי הכרחי לשילוב המעבד במשימות חלל עמוקות, שבהן אין אפשרות לתיקון פיזי, והתקשורת עם כדור הארץ עלולה להתעכב בדקות רבות.

שבב AI למשימות שבהן אין זמן לחכות לכדור הארץ

החשיבות של המעבד החדש קשורה לעלייה בצורך באוטונומיה. חללית בדרכה למאדים, נחתת על ירח קפוא או רכב שטח על פני כוכב לכת אינם יכולים להסתמך תמיד על הוראות בזמן אמת מהקרקע. כדי להגיב לאירוע לא צפוי, לבחור מסלול בטוח או לעבד במהירות נתוני חישה ונחיתה, נדרש מחשוב מקומי חזק בהרבה.

נאס"א מציינת כי המעבד יוכל לתמוך בעיבוד מהיר של כמויות גדולות של נתונים מדעיים, באחסון ובשידור יעיל יותר של מידע, ובשימוש באלגוריתמי בינה מלאכותית בתוך החללית עצמה. הדבר חשוב במיוחד בתרחישי נחיתה, שבהם יש צורך לעבד בזמן קצר נתונים מחיישנים רבים, לזהות סכנות ולהחליט כיצד לפעול.

שוק קטן יחסית, אך בעל ערך טכנולוגי גבוה

עבור Microchip Technology, הפרויקט מספק דריסת רגל עמוקה יותר בשוק החלל, הביטחון והתעופה. גרסאות מוקדמות של המעבד כבר הועברו לגורמים בתעשיות הביטחוניות והמסחריות בתחום החלל, ונאס"א מתכננת לשלב את הטכנולוגיה בעתיד במגוון משימות: לווייני תצפית, רוברים, בתי גידול מאוישים וחלליות חלל עמוק.

לצד היישומים החלליים, החברה מתכוונת להתאים את הטכנולוגיה גם לשווקים ארציים, בהם תעופה ותעשיית הרכב. זהו כיוון טבעי: שבב שמסוגל לפעול בסביבת חלל קיצונית עשוי להיות מתאים גם למערכות קריטיות בכדור הארץ, שבהן נדרשות אמינות גבוהה, עמידות, זמן תגובה מהיר ויכולת פעולה אוטונומית.

הפוסט נאס"א בוחנת מעבד חלל חדש: עד פי 500 בביצועים ממחשבי חלל קיימים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מכירות תעשיית המוליכים למחצה לחלל רשמה מכירות של 2.1 מיליארד דולר בשנת 2022 וצפויה להגיע למכירות של 4.8 מיליארד דולר עד שנת 2032, תוך חווית שיעור גידול שנתי ממוצע (CAGR) של 8.8% מ-2023 עד 2032. כך עולה ממחקר של חברת Allied Market Research.

שבבים לחלל כוללים את הביקוש הגובר לתקשורת לוויינית וצפייה בכדור הארץ, התקדמות בטכנולוגיית לוויינים, עליית מערכי הלוויינים, הרחבת יוזמות חקר החלל, והצורך ברכיבים אמינים ומחוסני קרינה במשימות חלל. כמו כן, הצורך הגובר בקישוריות גלובלית, גישה לאינטרנט והעברת נתונים מניע את הביקוש למערכות תקשורת לוויינית. בנוסף, העלייה ביישומי צפייה בכדור הארץ למטרות כמו מעקב אחרי מזג אוויר, ניהול אסונות, חקלאות, ותכנון עירוני תורמת לביקוש לחיישנים ומערכות צילום מבוססי חלל, המסתמכים על רכיבי שבבים לעיבוד נתונים והעברתם.

המלחמה בין רוסיה לאוקראינה, שהחלה ב-24 בפברואר 2022, גרמה למתיחות גיאופוליטית עולמית, שעלולה להשפיע באופן בלתי צפוי על תעשיית המוליכים למחצה לחלל. התקשורת המסחרית הבינלאומית עשויה להיפגע בשל אי יציבות פוליטית, דבר שיכול להוביל לעיכובים בשרשרת האספקה ולתנודתיות בשוק. כמו כן, חומרים מסוימים הנדרשים לתהליך ייצור המוליכים למחצה, כמו גז ניאון, מיוצרים באוקראינה וכל פגיעה בשרשרת האספקה עשויה להשפיע על מחירם וזמינותם של רכיבים אלה, כולל אלה המשמשים ליישומים חלליים. בנוסף, בעקבות הקונפליקט, מדינות מסוימות עשויות לשקול מחדש את תוכניותיהן הצבאיות ולהגדיל את ההשקעות במערכות וטכנולוגיות מבוססות חלל, מה שיכול להוביל לגידול בשוק המוליכים למחצה לחלל כדי לתמוך בתוכניות לוויינים צבאיים, מערכות תקשורת ויישומים הקשורים להגנה.

בשנים האחרונות, תעשיית המוליכים למחצה לחלל הציגה שיתופי פעולה וחדשנויות בולטים. באוגוסט 2021, BAE Systems התאחדה עם Global Foundries לייצור מחשב לוח אחד מחוסן קרינה ליישומים חלליים. באוקטובר 2023, Infineon Technologies הרחיבה את מרכז החדשנות המשותף בסינגפור, מה שמדגיש את מחויבותה לחדשנות ברת קיימא לעתיד. בספטמבר 2023, חטיבת Northrop Grumman בבריטניה חתמה על שותפות עם הסטארט-אפ הבריטי Space Forge לייצור שבבים בחלל. Teledyne U.K. Limited הכריזה ביוני 2020 על פיתוח FPGA-ים חדשים לחלל בשיתוף עם Xilinx, Inc. באפריל 2023, Presto Engineering שיתפה פעולה עם SatixFy לאישור ובדיקת ASICs מחוסני קרינה לשימוש בחלל.

על פי סוג, החלק של רכיבים מחוסני קרינה החזיק בשיעור השוק הגבוה ביותר ב-2022, עם יותר משני-שלישים מהכנסות השוק הגלובליות לשבבים לחלל. לעומת זאת, החלק של רכיבים סובלי קרינה צפוי להציג את הצמיחה המהירה ביותר מ-2023 עד 2032. בנוסף, החלק של מעגלים משולבים שלט בשיעור השוק הגבוה ביותר ב-2022, תוך כדי שהחלק של חיישנים צפוי להציג את הצמיחה המהירה ביותר בתקופה המתוכננת. בהתבסס על יישום, ה תעשיית הרכיבים ללוויינים החזיקה בנתח השוק הגבוה ביותר ב-2022, וצפויה לשמור על מעמדה כמובילת השוק במהלך תקופת התחזית.

בהיבט הגיאוגרפי, צפון אמריקה שמרה על השליטה בשוק ב-2022, תוך כדי שאסיה-פסיפיק צפויה לעדות לצמיחה המהירה ביותר מ-2023 עד 2032.

הפוסט Allied Market Research תעשיית השבבים לחלל תוכפל ותגיע ל-4.8 מיליארד ד' ב-2032 הופיע לראשונה ב-Chiportal.

פרופ' רן גינוסר מהטכניון המשמש גם כנשיא חברת רמון ספייס זוכר היטב את הנחיתה הראשונה על הירח ביולי 1969 הוא כבר היה בכיתה יא'. הוא לא ידע אז שמוצר שהשתתף בפיתוחו ובנייתו יטוס לירח, אמנם ייכשל אבל יפרוץ את הדרך למחשבים הבאים אחריו הן למחשבים של הנחיתות הבאות של בראשית 2 ואפילו ביום מן הימים דטה סנטר שלם מחוץ לכדור הארץ.

"המחשב שלנו עדיין על הירח. המחשב ששלחנו למשימת בראשית 1 הוא מחשב חללי מהסוג שכבר בנינו עבור משימות חלל רבות ולצורך ההקשחה בודקים אותו בהמון בדיקות כולל בדיקת תאוצה של הרבה מאוד ג'י (ג'י – כוח המשיכה על פני כדור הארץ).  כוח המשיכה של הירח הוא  כשישית ג'י ולמרות שהחללית נפלה מגובה קילומטרים אל הקרקע, היא לא יכלה לצבור מספיק תאוצה שאיננה יכולה לעמוד בה. "אנחנו משוכנעים שהרכיב שלנו כנראה לא התרסק והוא עדיין תקין ומי שיכול להגיע לשם ולהשתמש בו יכול לעשות זאת חינם אין כסף", ציין פרופ' גינוסר בחיוך.

ניווט אוטונומי של נחתות בראשית 2

"במקביל אנחנו מתכוונים לסייע ל-SpaceIL  לבצע נחיתה מוצלחת יותר  מזו של בראשית 1 בשתי הנחיתות שהם מתכוונים להנחית בנקודות שונות על הירח. הם מתכוונים לשלב בתוך הנחתות מערכת בקרה מונחית וידאו ביחד עם חברת לולב שהיתה אחראית לכך בבראשית 1. אנחנו מקווים שישתמשו שוב כרטיס של רמון ספייס שמכיל את המעבד המקבילי הגדול שלנו ויודע לעשות הרבה מאוד חישובים הרבה מעבר למה שנדרש כדי להפעיל מצלמה או שתיים כדי להנחות את הנחיתה למקום הנכון. במילים אחרות, הנחיתה צפויה להיות יותר אוטונומית מזו של בראשית 1.

כמובן שכבר יש לנו נסיון בעיבודי תמונה בוידאו, למשל בנחתת ששלחנו על גבי אחת מהקפסולות שנשלחו מהחללית היאבוסה 2 אל האסטרואיד ריוגו לפני שנתיים. המחשב שלנו צילם את פני האסטרואיד.

מצלמה אחרת שלנו מקיפה כבר חמש שנים את מאדים ומצלמת בסטראוסקופיה ובצבעים את מאדים בחללית אקסו מארס – פרויקט שהיה אמור לכלול גם מקפת וגם נחתת אך הנחתת התרסקה.

לתפוס הוריקן ברגע היווצרותו

קרוב יותר אלינו, מחשבים שלנו נמצאים בקונסטלציה של שמונת לווייני המחקר של נאס"א בפרויקט CYGNSS. הלווינים נועדו לחקור את המקור להורוקינים. הם מכילים גם חיישנים אלקטרומגנטיים שקולטים החזרי אות של לוויני ניווט (GPS ודומיו). עבורם כל לויין נראה כנקודה המשתקפת על המים. אם הנקודה ברורה, סימן שפני המים שקטים ואין רוח. נקודה מטושטשת משמעותה שיש רוח וגם ניתן למדוד את כיוונה ומהירותה. באופן זה הם מודדים את מהירות הרוח בכל שטחי האוקיאנוסים בעולם, וכך ניתן יהיה להבין את הסימנים הראשונים להיווצרות הוריקן. המערכת מבוססת על המחשב המקבילי הגדול בזכות יכולות הבינה המלאכותית. אמנם ניתן להשתמש בחלל גם בשבבי AI רגילים כמו אלה של אנבידיה או אינטל אבל סוכנויות חלל שהלוויינים שלהם אמורים לעבוד בחלל במשך שנים ולכן חייבים מחשבים המותאמים לעבודה בתנאי החלל הקשים (קרינה, חום).

הם אפילו פרסמו לאחרונה את הנושא בכנס, לצערנו ללא ציון שם החברה, כי יש לציין שלא ניתן למכור לסוכנויות חלל ישירות. נאס"א וסוכנות החלל האירופית מחויבות להוציא את התקציב רק בתוך היבשות שלהם. מי שקונה את השבבים אלה חברות פרטיות שזכו במכרזים ולא מצאו אותם בבית (אירופה או אמריקה). לאור מגבלה זו אנחנו חייבים להצטיין במיוחד כדי שיקנו מאיתנו. אגב זה מקובל, כך עושה גם סוכנות החלל הישראלית שמפנה את השקעותיה במו"פ בחברות ישראליות..

יש עוד פרויקטים בתהליך, אחד מהם ביחד עם חברת טאלס האיטלקית – הדגמה של שירות מגדל פיקוח מהחלל, פרויקט Govsat  האירופי שנועד לסייע לשירותי ההצלה בעת מצוקה.

דטה סנטר על הירח

אבל אם נחזור לירח, שהשבוע מציינים 62 שנה לנחיתה המאויישת הראשונה עליו, ומכנים אותו יום הירח, יש תוכניות אמריקניות ואירופיות (גם סיניות א.ב.) להתיישב בחגורת תחנות חל שתקיף את הירח, ועל הירח עצמו באיזור הסמוך לקוטב הדרומי שם החום פחות נורא בשעות היום עבור הרכבים הרובוטיים, ניתן יהיה להציב קולטי שמש על ההרים שם השמש מאירה רוב הזמן, ולכרות קרח מהמכתשים המוצלים תמידית הנמצאים בסמוך.

כדי להפעיל אפילו רובוטים על הירח, שלא לדבר בני אדם, יהיה צורך בכוח חישוב עצום. לרובוטים הללו יהיו המון חיישנים שיאספו מידע אי אפשר לשדר את כולו לכדור הארץ ולכן חייבים להקים מרכזי נתונים שלמים – דטה סנטר ירחי שמטרתו לעבד את כל המידע קרוב למקום שבו הוא נוצר, לשמור על הנתונים החיוניים ולנהל את הרובוטים באופן אוטונומי. אנחנו מקווים שישתמשו בדטה סנטרים הללו במחשבים של רמון ספייס שהוכיחו את עצמם, מסכם פרופ' גינוסר.

ככל הנראה לא יגיעו אסטרונאוטים לנקודת ההתרסקות של בראשית בעשרות השנים הקרובות ואולי גם לא במאות הקרובות, אבל לדברי פרופ' גינוסר, אם מישהו יגיע וירצה להשתמש במחשב, כאמור הוא מוזמן – אי אפשר לטוס לירח אבל בהחלט אפשר להתגאות בטכנולוגיה שנשלחת לשם.

הפוסט פרופ' גינוסר ל- Chiportal: תיתכן הקמת חוות שרתי מחשוב ענן על הירח הופיע לראשונה ב-Chiportal.