Uzayda kullanılan bilgisayarlar teknolojileri

İSTANBUL - 1957'den beridir insanlar sürekli olarak uzaya bir takım cihazlar, uydular, gemiler, robotlar gönderip duruyorlar. İlk uydu olan ve tek yapabildiği şey sadece bip biplemek olan Sputnik'ten, günümüzdeki gezegenler arası araştırma yapan akıllı robotlara kadar uzay teknolojisi sürekli gelişmekte. Sadece bu teknolojiye sahip olan ülkelerin değil, tüm dünyadaki insanların ilgisini çeken uzayın bilinmezlikleri, her geçen gün biraz daha su yüzüne çıkıyor. Bütün uzay araçlarında haliyle bilgisayarlar kullanılıyor. Bu bilgisayarların bizim evimizde kullandıklarımız ile pek alakası yok. Çok özel şartlar için özel olarak dizayn ediliyorlar. Basit bir uydu bilgisayarının değeri iki yüz bin doları rahatlıkla bulabiliyor. Uzayda özellikle başa çıkılması gereken iki sorun var. Bunlardan birisi ısınma. Uzay tamamen bir vakum ortamı olduğu için, ısınan bir cismin sıcaklığını aktarabileceğiniz bir ortam yok. Bizim bilgisayarlarımız fazla ısılarını havaya aktarıyorlar. Bu yüzden işimiz kolay. Ama uzayda böyle bir lükse sahip değilsiniz. Genel bir kural olarak eğer bir şey uzayda ısınıyorsa, ısısı neredeyse hiç düşmeyecektir. Eğer bu ısınma sürekliyse eninde sonunda yanacaktır. Bilim adamlarının uzay araçlarına koydukları bilgisayarlar da aynı şekilde, çalıştıkça sürekli olarak ısı üretiyorlar. Bu ısı ya özel yöntemler kullanılarak, ışıma yoluyla veya kimyasal yöntemlerle ortadan kaldırılmak zorunda. Işıma, bilgisayarın ürettiği ısının başka bir kimyasalı tepkimeye sokması ve bu tepkimenin devam etmesi için kimyasalın sürekli olarak ısı soğurması ile gerçekleşiyor. Kimyasal soğutmada ise bilgisayarın üzerine azar azar soğutucu kimyasallar sıkılıyor, böylece yanmaması sağlanıyor. Diğer en büyük sorun ise radyasyon. Biz dünyamızda paşa paşa otururken, gezegenimizin atmosferi ve manyetik alanı sayesinde radyasyon ile pek alakamız olmuyor. Bu radyasyonun üzerimizdeki etkisini güneş yanığı şeklinde görüyoruz. Çok abartırsak deri kanseri oluyoruz. Uzayda, güneşten ve diğer gök cisimlerinden yayılan radyasyonun ne bir manyetik alan, ne de atmosfer tarafından hiçbir şekilde engellenmediğini düşünün. Burada, dünyamızdakinin binlerce katı bir radyasyon seviyesinden bahsediyoruz. Normal şartlarda bir ev bilgisayarı uzaya çıktığı anda kızarır. Bu yüzden uzay araçlarında kullanılan bilgisayarların çok iyi bir şekilde radyasyon yalıtımlı olmaları gerekiyor. Bu tür bilgisayarları üreten şirketlerin en çok üzerinde durdukları konu da bu zaten. Radyasyon korumasını hallettikten sonra, gerisi kolay. Bir diğer ısı ile ilgili sorun da, bilgisayarın değil ama uzay aracının ısınması. Mesela basit bir yörünge uydusunun güneşe bakan aydınlık kısmı rahatlıkla 200 derece sıcaklığa bir anda çıkabilirken, aynı anda güneşe bakmayan karanlık tarafı ise eksi 250 derecede olabiliyor. Bilgisayarı böyle ani ve aşırı ısı dalgalanmalarından da korumak gerekiyor. Ve bu hiç kolay bir iş değil. Bulaşık makinesinden çıkarttığınız sıcak bardağa soğuk su koyduğunuz zaman çatlıyor. 450 derecelik ani sıcaklık farklarının normal materyallere neler yapabileceğini varın siz düşünün. Başka bir problem ise uzayda değil, uzaya çıkarken ve geri dönerken oluşuyor: Sarsıntı ve darbe. Saatte 11 bin kilometre hızla göğe doğru yükselirken, aşırı hızlı hava akımının sonucunda oluşan süper sıcak plazma akıntıları içinde atmosferi yara yara uzaya çıkan bir roketin bilgisayarının sanki hiçbir şey olmuyormuşçasına, teklemeden çalışması gerekir. Ufak bir hatanın en iyi sonucu milyarlarca dolarlık ekipmanın kaybedilmesidir. Daha kötü sonuçlar arasında ise, uzay mekiği personelinin anında ölmeleri, hatta roketin bir yerleşim birimine düşmesi gibi şeyler de vardır. Uzay söz konusu olduğunda hiçbir hatanın affı yoktur. Mesela 1986 yılında kalkıştan kısa süre sonra infilak eden Challanger ve 2003 yılında iniş sırasında atmosferde paramparça olan Columbia uzay mekikleri. Uzay programlarındaki ufacık hataların sonuçları böyle kazalara sebep olur ve kurtulma şansı diye bir şey yoktur. Buradan da anlayabileceğimiz gibi bir diğer büyük problem ise hata ayıklama. Sizin bilgisayarınızda kullandığınız işletim sisteminin çökmesi, bilgisayarın açılmaması, kendi kendine kapanması veya bir programın takılması gibi durumlar, olsa olsa canınızı sıkar, en kötü ihtimalle biraz vakit kaybettirir. Uzayda ise, bilgisayarın yapacağı en ufacık bir hatada insanlar ölür. Bu yüzden ne uzaya çıkarken, ne uzayda geçirilen zamanda, ne de geri dönerken hataya yer yoktur. O nedenle uzaya çıkması için geliştirilen bilgisayarlar çok yoğun testlerden geçirilir. Bunlar karşılaşılabilecek hemen her türlü durumun simülasyon testleridir. Bazen bu testlerin tamamlanması yıllarca sürebildiği için, genellikle kendini defalarca kanıtlamış bilgisayarlar çok uzun sürelerce kullanılır. Bu da bizi garip bir ikilem içinde bırakır. Nasıl bu bilgisayarlar? İnsan, uzaya çıkan bilgisayarların son teknoloji ürünü, hayalimizde bile göremeyeceğimiz gelişmişlikte süper makineler olduğunu düşünüyor. Gerçek ise hiç de öyle değil. Şu an uzayda en çok kullanılan, IBM'in geliştirdiği RAD6000 bilgisayarı'nın 128 MB hafızası var ve işlemcisi 25 MHz. Şaşırdınız mı? Yani, performans bakımından, bu yazıyı yazdığım bilgisayara göre tam yüz kat daha kötü. Üstelik benimki çift işlemcili. Ama tabii benim bilgisayarımın işlemcisi ne Pi sayısını tam olarak doğru hesaplayabiliyor, ne de tam doğru olarak doğal logaritma alabiliyor. Aslında evlerimizdeki çoğu bilgisayarın işlemcilerinin biraz hata payı vardır. Pi sayısını hesaplarlar hesaplamasına ama mesela bir milyonuncu basamağında hata yapabilirler. "Ne olacak ki" mi diyorsunuz? Bilgisayarınız bu hatayı yaptığı zaman bütün apartmanınızın, mahallenizle birlikte bir ateş topuna dönüşüp yok olduğunu düşünün. Anladınız sanırımÖ Uzay bilimlerinde her zaman için eski teknoloji daha güvenilirdir, çünkü kendini kanıtlamıştır. Bir problem çıkartmayacağı bilinmektedir. Bu durum, sadece uzaya giden bilgisayarlar için değil, bu bilgisayarları kontrol eden yeryüzündeki bilgisayarlar için de geçerlidir. NASA, yakın denebilecek bir zamana kadar hala Amiga bilgisayarlarını telemetri ölçümleri için kullanıyordu. Sanırım birkaç yıl önce değiştirdiler ama bunların yerine son model bilgisayarlar koyduklarını zannetmiyorum, herhalde G3 serisi işlemcilere sahip bilgisayarlar almışlardır. Eski ekmek kutusuna benzeyen Commodore 64 bilgisayarlarından iki tanesini çalıştırırsanız, NASA'nın Ay araştırma programı olan meşhur Apollo programındaki toplam bilgisayar gücüne ulaşırsınız. Aslında uzay söz konusu olduğunda her şey çok az işlem gücü kullanılarak yapılır. Bunun sebeplerinden birisi, bu bilgisayarların çok az enerji harcayarak çalışma zorunluluklarıdır. Mesela RAD6000 çalışırken sadece 5 watt kadar elektrik harcar. Benim hemen yanımda duran bilgisayar ise rahatlıkla 200 watt'ı geçiyordur. Yüksek ihtimalle sizin bilgisayarınız da geçiyordur. Bir diğer sebep ise, bizim ev bilgisayarlarımızın işlem gücünün esas yapılması gereken işlem haricinde bir sürü başka yere dağılmış olmasıdır. İşlem gücünü en çok harcayan şey grafiksel kullanıcı arabirimi, yani şu anda hangi işletim sistemini kullanıyorsanız, onun grafik arayüzüdür. Hepimiz bilgisayarlarımızı komut satırından kullansaydık ve grafiksel hiçbir iş yapmasaydık herhalde şu andaki işlemcilerin onda biri rahatlıkla yeterli olacaktı. Bu grafiksel arayüzler, bilgisayarın çalışması için gerekli değiller. Onlar, sizin bilgisayarı çalıştırabilmeniz için varlar. Kendi bilgisayarlarımızdaki program yükünü bu şekilde azaltabilirsek gerçekten on, on beş sene önceki bilgisayar teknolojisi hala yeterli olacaktı. Eski teknolojinin bir diğer avantajı ise üzerinde istenildiği gibi oynama yapmaya çok daha müsait olmasıdır. Bu araştırma kurumlarının (mesela NASA, ESA, vs.) farklı durumlar için özel donanımlar geliştirmelerini kolaylaştırır. Hem böylece yer yüzündeki veya uzaydaki bilgisayarları üzerinde daha çok hakimiyetleri olur, hem de bir problem çıkması halinde probleme çok daha kolay çözüm getirebilirler. Apollo 13 filmini seyrettiyseniz, ne demek istediğimi anlamışsınızdır. Radyasyon Radyasyona aslında her gün farklı şekillerde maruz kalıyoruz. En büyük radyasyon kaynağımız güneş. Baz istasyonları, bilgisayarlar, kablosuz modemler derken vücudumuza hatırı sayılır bir miktarda radyasyon giriyor. Radyasyonun birçok ölçülme şekli ve bunlara bağlı olarak birçok farklı ölçü birimi olsa da, bizim en kolay anlayacağımız gray (Gy) birimidir. Röntgen çektirdiğinizde 1,5 ile 8 miligray (mgy); bilgisayarlı tomografi çektirdiğinizde ise 30 miligray kadar radyasyon alırsınız. İnsan vücudu için 15 gray civarında radyasyon anında ölüm demektir ve atom bombası patlaması veya nükleer santral çekirdeği gibi yerlerde bu boyutlardaki radyasyona maruz kalınır. Uzaya çıktığımızda ise, güneşimizin yaydığı radyasyon o kadar fazladır ki, bilgisayarların işlemcilerinin 2000 (iki bin) gray, bilgisayar sistemlerinin ise rahatlıkla 1000 gray radyasyona dayanabilmeleri gerekir, ki bu miktarlar aslında uzay aracının radyasyon kalkanından içeri girmeyi başaran radyasyon dozajıdır. Yani sizi anında öldürebilecek dozun 130 katı!