Les ordinateurs de l’espace

Nous célébrons aujourd’hui la Journée internationale du vol spatial habité. Nous avons donc décidé de vous parler des ordinateurs de l’espace : à quoi ils ressemblent, ce qu’ils font, ainsi que comment et pourquoi ils ont besoin d’être protégés.

Tout comme de nombreux aspects de notre vie, les vaisseaux spatiaux sont eux aussi de plus en plus informatisés. Les énormes panneaux de contrôle clignotants ont été remplacés par des ordinateurs portables qui peuvent être connectés depuis n’importe quel endroit de la Station spatiale internationale, permettant à l’équipage d’accéder à certaines données ou d’envoyer des consignes. Il ne s’agit bien évidemment pas d’ordinateurs ordinaires – bien que ces derniers soient utilisés davantage de nos jours, ils possèdent toujours quelques caractéristiques fascinantes.

Conception

Une personne externe ne serait pas très impressionnée par l’unité de contrôle des vaisseaux modernes; si l’on y réfléchit bien, elle ne serait sûrement pas impressionnée par celle des anciens vaisseaux non plus. Il s’agit d’une boîte lourde en métal dotée de quelques boutons de couleur. C’est tout. Il n’y a pas d’USB, pas d’écran, il n’y a parfois même pas de clavier. Elle paraît assez ancienne. Et cela vient du fait que la fiabilité du système passe avant tout.

Grâce à la conception modulaire, chaque unité qu’il s’agisse d’un processeur, d’une carte de mémoire ou d’un système d’entrée-sortie, peut être facilement retirée et remplacée par une nouvelle. Une telle conception assure un entretien facile et rapide, ce qui est indispensable pour l’équipement d’un vaisseau spatial car le rayonnement spatial affecte les appareils électroniques et peut causer des dysfonctionnements. La Station spatiale internationale possède de nombreux ordinateurs. Certains d’entre eux se situent à l’extérieur de la station : pour les réparer, l’équipage a besoin de travailler en dehors de celle-ci. En un an, 20 ordinateurs ont dû être réparés.

Performance

Le type de matériel le plus utilisé à bord de la Station spatiale internationale aujourd’hui, est l’Intel 80386SX qui était utilisé sur une grande majorité d’ordinateurs il y a 20 ans. Ses performances ne sont pas spectaculaires en comparaison avec les processeurs modernes. Il est néanmoins possible de voir les choses autrement, l’immense puissance des ordinateurs étant de nos jours principalement utilisée pour réaliser des graphismes de jeux impressionnants ou des interfaces. Les tâches de base dans l’espace peuvent être effectuées à travers de modestes moyens. On a après tout réussi à organiser des expéditions lunaires.

La principale raison pour laquelle les ordinateurs de l’espace sont « dépassés », est qu’il faut beaucoup de temps pour en créer un. Cela peut prendre parfois jusqu’à plusieurs dizaines d’années. Une liste des objectifs de la future expédition ainsi qu’une liste des caractéristiques techniques que devra posséder l’ordinateur en question doivent être élaborées – tout cela en considérant les technologies anciennes et modernes. Un CPU plus ancien a également un autre avantage – il n’utilise pas beaucoup d’électricité, et chaque watt compte.

Plus c’est simple, mieux c’est

Bien que le vaisseau spatial lui-même soit une machine très complexe et ultra sophistiquée, son système de contrôle est assez simple et consiste en des unités de base qui peuvent réaliser un nombre limité d’opérations. Moins le module réalise d’opérations, plus il sera stable et fiable, et gérer les éventuels problèmes deviendra alors bien plus simple.

Le logiciel est également plus prévisible. Des systèmes d’exploitation en temps réel (RTOS) sont utilisés, ce qui laisse peut de place au doute. Cela assure également une réponse rapide et fiable du système. Contrairement à Windows, qui a tendance à penser pendant un certain temps, les RTOS de l’espace ne perdent pas de temps. Le système d’exploitation des vaisseaux spatiaux est également conçu pour ne pas gaspiller les ressources du système, qu’il s’agisse de la charge CPU ou RAM.

Patchs, mises à jour et débogage

Le logiciel parfait n’existe pas et une erreur dans son code peut passer au travers de nombreux contrôles. L’ordinateur affecté étant situé à des milliers de kilomètres, ou dans le cas des sondes spatiales, à des millions de kilomètres, il n’est pas facile d’effectuer des réparations. C’est pourquoi la meilleure façon de solutionner le problème des erreurs de système est d’effectuer une simulation sur une réplique exacte de l’ordinateur situé dans l’espace. Cette méthode a récemment a été utilisée pour « redémarrer » la sonde spatiale Voyager 2, qui a été lancée il y a 40 ans et dont on dit qu’elle a depuis quitté le système solaire. En 2010, dû à des dysfonctionnements, elle a commencé à transmettre des signaux étranges au lieu de données cohérentes. Heureusement, un ordinateur identique est gardé dans le laboratoire Voyager 2 de la NASA; en réalisant une simulation du problème, les spécialistes de la NASA ont réalisé que le problème avait été causé par un secteur de mémoire endommagé. Un patch (un logiciel de mise à jour qui corrige les problèmes) a alors été envoyé par radio à Voyager 2. Une fois réparé, le vaisseau spatial a repris sa transmission du fin fond de l’espace. Il continuera sa transmission pendant une quarantaine d’années, jusqu’à ce qu’il atteigne éventuellement la limite du signal. Ou jusqu’à ce qu’il soit trouvé par des extraterrestres.

Le robot d’exploration de Mars, Spirit, a également subi le même traitement récemment. Il n’y a pas que vos ordinateurs qui ont besoin d’un entretien régulier et de mises à jours constantes.

Les informations ne doivent pas être perdues

L’exploration de l’espace coûte très cher, qu’elle soit habitée ou non. Cela requiert beaucoup de temps, d’argent et de personnel. Par conséquent, même le plus petit bug entrainant une perte de données, signifie que tous ces efforts auront été fournis pour rien. Afin d’éviter ce problème, les ordinateurs utilisés dans l’espace ont besoin d’être dotés de nombreux systèmes de sauvegarde. On utilise souvent différents types de stockage pour cela. Par exemple, un système de mémoire flash peut être utilisé avec  une bande magnétique, afin qu’au moins un des deux systèmes de stockage garde l’information. Ce système n’est pas très différent des sauvegardes utilisées pour garder votre musique préférée ou vos photos de vacances qui ont une grande valeur sentimentale mais qui sont largement moins coûteuses que les données collectées dans l’espace.

Temps modernes

Chaque membre de l’équipage de la Station spatiale internationale possède un ordinateur portable Levono ThinkPad qui peut être connecté à différents systèmes de la station via une plateforme spéciale.

Grâce aux technologies modernes, les astronautes peuvent de nos jours surfer sur le Web et parler à leurs familles sur la Terre, mais le canal de communication est protégé. Un tampon de protection isole les astronautes des dangers du Web. En outre, un ordinateur séparé est utilisé pour ce type de communication et il n’est pas connecté à des appareils critiques de la station. Cette précaution a déjà prouvé son efficacité – en 2007, le malware « Gammima » a été découvert sur l’ordinateur d’un astronaute alors qu’il était en mission. Les ordinateurs portables n’étaient pas dotés d’anti-virus, mais la NASA a commencé à considérer l’acquisition d’une telle protection après l’incident.