Космос переходит на RISC-V: NASA HPSC в 500 раз быстрее RAD750

Космические бортовые компьютеры двадцать лет стояли на месте. NASA меняет это сейчас: процессор HPSC на открытой архитектуре RISC-V проходит испытания в лаборатории JPL и показывает производительность в 500 раз выше, чем чип RAD750, который сегодня летает на телескопе James Webb, роверах Curiosity и Perseverance. В феврале с процессора ушло первое сообщение. Его темой было «Hello Universe».

HPSC не должен стать «самым быстрым компьютером на орбите». Достаточно того, что он делает нейросети возможными в глубоком космосе — там, где задержка радиосигнала до Земли измеряется минутами, а право на ошибку отсутствует. Открытая архитектура убирает зависимость от закрытых «космических стандартов», которые проектировались ещё в конце прошлого века.

ХРОНИКА: путь RISC-V в космос
───────────────────────────────────────────────────────────
  2001      2022          2024     2025     02.2026     05.2026      конец 2026
  RAD750    контракт      CDR      кристалл  первый      тесты        сертификация
  летает    NASA — JPL    пройден  готов     «Hello      500× против  (Артемида
  на JWST   → Microchip              Universe»  RAD750       IV, 2028)
              $50 млн

Внутри PIC64-HPSC: десять ядер и векторы длиной 512 бит

HPSC построен по принципу «система на кристалле»: на одном чипе объединены процессорные ядра, контроллер, память и интерфейсы ввода-вывода. Вычислительная часть — десять 64-битных ядер RISC-V: восемь прикладных и два ядра управления. Прикладные сгруппированы в комплексы SiFive X288, внутри каждого четыре ядра X280 с векторными блоками длиной 512 бит — именно они дают процессору его возможности для машинного обучения.

Результат, по данным Microchip: примерно 2 TOPS на INT8-вычислениях, около 1 TFLOPS на BF16, до 26 000 DMIPS и 46 000 CoreMark на частоте до 1 ГГц. По сырой мощности это скромно даже для обычного ноутбука. Но сравнение не точечное: HPSC считают не с земными ускорителями, а с предшественниками. Космос два десятилетия летал на RAD750 — одном ядре PowerPC с частотой 118 МГц. Поэтому «500 раз» — это не маркетинговая цифра, а освобождение архитектурного потолка, который сдерживал автономность миссий.

Отдельная деталь — память. HPSC содержит два контроллера DDR4 с суммарной пропускной способностью 51,2 ГБ/с и DMA-движки, которые перекладывают данные с сенсоров, пока процессорные ядра продолжают вычисления. Для робота, который спускается на Марс или облетает астероид, это разница между «передать сырой снимок на Землю и ждать команду» и «самостоятельно классифицировать ландшафт». Именно так устроена будущая автономность: локальный анализ, локальное решение.

Важно и программное окружение. Чип спроектирован не под одну миссию, а как открытая экосистема: стандартные средства разработки RISC-V, Linux, поддержка TensorFlow, XNNPACK и OpenCL, интеграция с полётным программным комплексом cFS и модулем автономной навигации AutoNGC. Инженерам не нужно переписывать алгоритмы под закрытый инструментарий — это сокращает сроки разработки бортового ПО с лет до месяцев.

Экономика космических вычислений

Самый неожиданный эффект HPSC — не скорость, а цена. Бортовой компьютер для космического аппарата раньше обходился в сотни тысяч долларов: радиационно-стойкие процессоры выпускались малыми сериями под конкретную миссию. Microchip строит PIC64-HPSC как коммерческую линейку: вариант PIC64-HPSC1000-RH рассчитан на среднюю и высокую орбиту и глубокий космос, вариант PIC64-HPSC1100-RT — на низкую орбиту и коммерческие спутниковые группировки.

Такая стратегия подразумевает долгий горизонт продаж: авиация, автомобильная электроника и промышленная автоматика тоже нуждаются в отказоустойчивых вычислениях. Для космических стартапов это выход на рынок, который исторически был закрыт. Десять лет назад запустить спутник с собственной нейросетевой обработкой данных на борту было почти невозможно, сегодня это вопрос выбора процессора из каталога.

Модель финансирования NASA закрепляет этот сдвиг: агентство вложило $50 млн по контракту с Microchip, компания добавила собственные средства на исследования и разработку. Процессор остаётся коммерческим продуктом, а не узковедомственной разработкой.

Европа отвечает: GR7xV и семейство NOEL-V

Тот же вектор выбрала и Европа. Frontgrade Gaisler по заказу Европейского космического агентства разрабатывает 16-ядерный радиационно-стойкий процессор GR7xV на открытой архитектуре RISC-V. Проект финансирует Шведское национальное космическое агентство по программе поддержки ESA. Ядро NOEL-V прошло верификацию ещё в конце 2025 года, подтвердив устойчивость к сбоям.

Европа преследует собственный интерес: открытая архитектура снижает зависимость от американских и азиатских поставщиков и позволяет использовать единый стек инструментов для спутников связи, наблюдения и научных миссий. Активность не ограничивается госпрограммами: компания Moog уже собрала одноплатный компьютер Cascade на базе PIC64-HPSC с открытой спецификацией для спутниковой индустрии.

Как мы писали в августе, орбита уже превращается в вычислительную платформу: первый спутник-аналитик самостоятельно описал снимки Земли. HPSC и GR7xV решают обратную задачу — дают этой платформе надёжное «железо», которое переживёт радиацию пояса Ван Аллена и жёсткие термические циклы.

Что изменится для миссий

Квалификация HPSC ожидается к концу 2026 года — в срок, чтобы попасть в расписание миссии Artemis IV, лунной экспедиции с экипажем, намеченной на 2028 год. Впереди радиационные испытания, термоциклирование и проверки на отказоустойчивость: именно они решают, станет ли процессор штатным элементом бортовой электроники. Если всё пройдёт по плану, это будет первый современный вычислительный комплекс на борту пилотируемого аппарата.

Следующая цель — зонд к Европе, ледяному спутнику Юпитера: он сможет обрабатывать данные и принимать решения без команды с Земли. Параллельно организация SOSA формирует стандарт совместимой бортовой электроники, а значит, разные поставщики смогут предлагать взаимозаменяемые вычислительные модули. Экосистема складывается быстрее, чем у любого предыдущего «космического» процессора.

Издержки перехода никуда не делись: верификация софта, радиационные испытания, десятилетия эксплуатационного опыта, который нельзя сжать до одного производственного цикла. Но направление определено: открытый стандарт побеждает закрытые архитектуры там, где раньше побеждала только проверенная временем инерция.

Источники