Auf welchem ​​Gerät werden Daten von Raumfahrzeugen gespeichert? [abgeschlossen]

Wie in den Kommentaren erwähnt, würde dies in hohem Maße von der Entwicklung der nichtflüchtigen Speichertechnologie selbst abhängen. Ein paar Dinge können jedoch bei jeder Weltraumforschungsmission als selbstverständlich angesehen werden: Der aktive Speicher des Raumfahrzeugs, die Hauptbussystemkomponenten und der nichtflüchtige Speicher sind für eine lange Lebensdauer mit redundanten Einheiten gebaut und alle physisch gehärtet, um die Betriebsanforderungen für das zu erfüllen Umgebung, in der sie arbeiten werden.

Was bedeutet das? Nun, lassen Sie uns ein paar Beispiele aus der Geschichte der Weltraumforschung beschreiben, um eine Perspektive zu bekommen. Voyager-Sonden beispielsweise nutzen zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung den neuesten Stand der digitalen Speichertechnologie. Ich zitiere mich selbst aus einer anderen Antwort darüber, wie der Zerfall von Magnetbändern in Voyager 1 verhindert wurde :

Voyager-Sonden verwenden 8-Spur-Digitalbandrekorder (DTR), um Telemetrie- und wissenschaftliche Daten aufzuzeichnen, und beide verfügen über Fehlerkorrekturfunktionen, wobei Voyager 2 über stärkere, fehlerresistentere Algorithmen verfügt.

Wir sehen also, dass die Daten redundant auf das Magnetband geschrieben werden und die Verwendung von Fehlerkorrekturalgorithmen die Datenintegrität sicherstellt. Kommen wir zu aktuelleren Zeiten: Der Rover Curiosity, der die Marsoberfläche erkundet, verfügt über einen vollständig redundanten Satz Elektronik in zwei Hauptsystembussen, die als A-Seite und B-Seite bezeichnet werden . Es ist tatsächlich mit diesem speziellen Rover passiert, dass eine ungeklärte Ursache zu der von der NASA so genannten Sol 200-Speicheranomalie führte, und der Rover wurde in den abgesicherten Modus versetzt und später auf die Verwendung seiner B-Seite umgeschaltet, während die NASA-Ingenieure daran arbeiteten, das Problem zu lösen Problem.

Aber es geht um mehr, als nur auf Redundanz ausgelegte Systeme zu verwenden, die Datenintegrität zu gewährleisten und gegen Umwelteinflüsse wie Sonneneinstrahlung, mechanische Beschädigungen oder sogar fehlerhafte oder langsame Abnutzungserscheinungen und Geräte zu schützen. Und nein, es ist nicht der Einsatz von Spitzentechnologie und die Investition von viel Geld in deren Entwicklung. Das sollte als selbstverständlich angesehen werden, und ich muss Ihnen wahrscheinlich nicht alle möglichen Beispiele an den Kopf werfen. Das Googeln nach Weltraumforschungs-Spin-off-Technologie sollte alle möglichen interessanten Ergebnisse liefern, die wir alle jetzt täglich als direktes Produkt verwenden könnten viel Geld in die Weltraumforschungstechnologie zu stecken.

Was ich meine ist, dass es aufwändige Entscheidungsprozesse gibt, die mit der Gestaltung jeder einzelnen Weltraumforschungsmission, der Festlegung von Betriebsparametern und der Abstimmung mit geeigneter Ausrüstung, von der der Erfolg der Mission abhängt, verbunden sind. Das gilt auch für die Wahl der nichtflüchtigen Speichertechnik, wie viele redundante Systeme benötigt und auch bezahlbar sind. Dieser Entscheidungsprozess, von dem alles abhängt, nennt man Risikomanagement :

Risikomanagement ist die Identifizierung, Bewertung und Priorisierung von Risiken (definiert in ISO 31000 als Auswirkung von Ungewissheit auf Ziele, ob positiv oder negativ), gefolgt von einem koordinierten und sparsamen Einsatz von Ressourcen, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, zu überwachen und zu kontrollieren und/oder Auswirkungen unglücklicher Ereignisse oder zur Maximierung der Realisierung von Chancen.

Ein Teil des Risikomanagements ist auch die Entscheidung, wann einige Geräte aktiv, deaktiviert oder in andere Betriebsmodi versetzt werden sollen. Wenn zum Beispiel vorausgesagt (oder vor Ort festgestellt ) wird, dass das Raumfahrzeug oder ein Rover plötzliche Bewegungen oder andere zur Betriebssicherheit beitragende Faktoren erfährt und seine zuvor festgelegten Betriebsgrenzen überschreitet, könnten Teile davon möglicherweise negativ beeinflusst werden automatisch oder auf einen ferngesteuerten Befehl in den abgesicherten Modus versetzt werden, könnten Festplatten ihre Platten entdrehen oder vollständig heruntergefahren werden, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzuwecken.

Solche Risikomanagementverfahren sind ein integraler Bestandteil jeder Phase der Missionsplanung, von der Konzeption bis zur Festlegung der Hauptziele. Neben der Qualitätssicherung werden diese beiden Management- und Ingenieurfunktionen Hand in Hand arbeiten, um den Missionserfolg so gut wie möglich zu gewährleisten, sofern Technologie und Budget dies zulassen. Dies lässt sich auf alle anderen Branchen übertragen, und die Weltraumforschung ist da keine Ausnahme.

Wie Sie sehen, geht es also nicht nur darum, welche Art von Hardware verwendet wird, sondern ebenso wichtig, wie sie verwendet wird. Oft sind die ausgewählten Teile auch nicht auf dem neusten Stand der Technik, stattdessen werden langlebigere Teile mit nachgewiesener Erfolgsbilanz verwendet. Aus diesem Grund können Sie immer noch darüber lesen, dass die NASA einige 5 Jahre alte Computerprozessoren an Bord ihres Raumfahrzeugs einbaut, und Sie werden vielleicht darüber lachen, dass Sie einen schnelleren, neueren in Ihrem eigenen Computer haben. Sie wurden für die Bewältigung ihrer Aufgaben als ausreichend befunden und haben 5 Jahre Qualitätssicherung und Weiterentwicklung der Fertigungstechniken hinter sich. Etwas, das der neuere Teil, den Sie möglicherweise verwenden, nicht verwendet.

Gleiches gilt für die nichtflüchtige Speichertechnologie. Sie würden Teile verwenden, die im Allgemeinen robuster, umweltfreundlicher, hochbelastbarer usw. sind, aber jedes Teil kann ausfallen, egal wie gut es sich vorher bewährt hat, also werden sie auch Redundanz- und Integritätssysteme sowohl in der Hardware als auch einsetzen sowie Software und die Art und Weise, wie die Daten selbst geschrieben werden, um ihre Integrität sicherzustellen. Da es buchstäblich Hunderte von einzelnen Techniken gibt, um dies sicherzustellen, werde ich es vermeiden, sie hier aufzulisten. Aber wenn Sie eine spezifischere Frage haben, zögern Sie nicht, sie in einer neuen Frage zu stellen.

Eines kann jedoch gefolgert werden, dass Verbraucherprodukte wie die, die Sie möglicherweise in Ihrem eigenen Computer haben, nicht so robust und ausfallsicher sind wie Geräte für den Spezialgebrauch. Ihr Festplattenlaufwerk (HDD) würde immer noch viele Technologien verwenden, die mit dieser beschriebenen Denkweise entwickelt wurden, aber sie neigen dazu, langsam vom Randanwendungsfall in Verbraucherprodukte zu gelangen. Ihre Festplatte würde beispielsweise eine zyklische Redundanzprüfung und andere Fehlererkennung und -korrektur einsetzenCode, von denen einige möglicherweise vor ein paar Jahrzehnten ausschließlich für die Weltraumforschung entwickelt wurden und abgelaufene Patente haben oder keine Lizenzgebühren enthalten, etwas, das Gerätehersteller für Endverbraucher so weit wie möglich vermeiden würden, um die Kosten niedrig zu halten Halten Sie den Verkaufspreis Ihrer Ausrüstung günstig und fröhlich. Dh - erschwinglich.

Heutzutage sind es meist Flash-Speicher. Curiosity verfügt über 2 GB Flash pro redundantem Computer. Jede Kamera (beide Mastcams und die Handlinsenkamera) haben jeweils 8 GB Flash. Die Computer haben auch eine kleine Menge EEPROM zum Speichern von Flugsoftware, aber diese werden nicht für Daten verwendet.

Es ist möglich, Dinge wie Bandlaufwerke dazu zu bringen, den Start zu überleben und im Weltraum zu arbeiten, und es wurde getan . Heutzutage sind Festkörperspeicher jedoch von geringerer Masse und zuverlässiger als andere Ansätze und können strahlungstolerant gemacht werden .

1996 wurden zwei 545-MB-Festplatten in einem einzigen Druckgehäuse geflogen und erfolgreich auf MSTI-3 betrieben . Das ist das einzige Beispiel, das ich von Festplatten gefunden habe, die in einem Raumschiff betrieben werden, abgesehen von denen, die in von Menschen besetzten Druckbehältern verwendet werden, zB in den ThinkPads auf der ISS. Das STEP-3-Raumschiff hatte einen, aber dieser schaffte es aufgrund eines Startfehlers nie ins All. Festplatten benötigen Luft oder etwas Gas, damit der Kopf buchstäblich über die Festplattenoberfläche fliegt. Eine im Weltraum eingesetzte Festplatte würde also einen eigenen Druckbehälter benötigen oder bereits hermetisch verschlossen und für das Vakuum des Weltraums ausgelegt sein.

Ich bezweifle, dass jemals wieder eine Festplatte in einem Raumschiff verwendet wird, da der Kostenvorteil eines kleineren, leichteren und stromsparenderen Solid-State-Speichers den Kostenunterschied für die gleiche Speichermenge bei weitem überwiegt.