Na vesmírnej stanici je množstvo používateľskej elektroniky, pričom ide o notebooky, tablety, DSLR fotoaparáty a dokonca aj tlačiarne. Ako sa im darí, od akých výrobcov sú a koľko vydržia? Nedeľník TOUCHIT vážne i nevážne. Nezviazané IT témy na tisíc spôsobov.
Na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS), poletuje v stave beztiaže pomerene rozsiahly zástup rozličných notebookov. Teda, nie všetky. Niektoré sú pripevnené k stenám či podložkám kusom suchého zipsu.
Na palube je ich zhruba 100. Až do predminulého roku, teda takmer po dve celé dekády, boli jedinými notebookmi certifikovanými na prevádzku na kozmickej stanici modely ThinkPad od IBM (a následne Lenovo). V súčasnosti ich pozíciu ale pomaly preberajú modely ZBook od HP.
Poletujúca Susan Helmsová s troma notebookmi IBM ThinkPad v module Destiny /Všetky fotky v článku: NASA/
Na čo je ale preboha na palube 100 notebookov, keď obvykle obýva stanicu 6 ľudí?
Časť je určená na komunikáciu s palubnými počítačmi a systémami ISS, zatiaľ čo iné používa posádka na zaznamenávanie dát z experimentov, kancelársku prácu či na osobné záležitosti, vrátane používania internetu či pozerania filmov.
Mnohé notebooky sú dlhodobo pripojené ku konkrétnemu vybaveniu či experimentom a ak sa objaví nejaká nová úloha, je nutné použiť ďalší. Okrem toho, stanica je poriadne veľká, takže namiesto sústavného prenášania notebookov z jedného modulu do druhého je lepšie, ak sú nejaké prakticky všade.
OD IBM NOTEBOOKOV K HP
Aj keď notebooky kupuje a spravuje americká NASA, používa ich celá posádka, bez ohľadu na národnosť. Uniformita zjednodušuje údržbu a aj z tohto dôvodu sa na stanici v priebehu 20 rokov vystriedali len štyri rozdielne modely.
Ide o relatívne klasické stroje, avšak NASA vždy volí hig-end podnikové edície, s maximálnou konfiguráciou dostupnou v danej dobe. Následne ich podrobí rozsiahlemu testovaniu z hľadiska odolnosti na vibrácie (kvôli štartu rakety), termálnej spôsobilosti (notebook sa nemôže spoliehať na prostý fakt, že teplo odíde zo stroja samo stúpaním dohora) a bezpečnosti batérie (minimálna možnosť vzniku požiaru).
Na úplnom počiatku stavby ISS v roku 1998, kedy mala ešte len zlomok súčasných rozmerov, sa na palubu začali dostávať modely IBM ThinkPad 760XD. Boli osadené procesormi Intel Pentium I MMX, 12“ displejom s rozlíšením 1024×768 bodov, 48 MB RAM a 3 GB HDD.
Modely pre interakciu so stanicou a životne dôležitými systémami používali a dodnes používajú operačný systém Linux. Druhá kategória používa Windows. Je to pomerne logické, pretože v tom prvom prípade je potrebné množstvo špecializovaných úprav a v tom druhom naopak všeobecná kompatibilita s bežnými IT záležitosťami. V danej dobe šlo o Windows 95, ktorý bol neskôr upgradovaný na Windows 2000.
V rámci druhej várky od roku 2003 boli tieto notebooky nahrádzané novými modelmi IBM ThinkPad A31p. Šlo o stroje s 1,7 GHz procesorom Intel Pentium 4-M, 15 palcovým displejom s rozlíšením 1600×1200 bodov, 1 GB RAM a 60 GB pevným diskom.
Používali operačné systémy Windows 2000 a následne Windows XP a takisto niekoľko rôznych druhov Linuxových distribúcií.
Tretia várka začala byť doručovaná v roku 2009. Tentoraz už šlo o Lenovo ThinkPad T61p, nakoľko notebookový biznis IBM vrátane ThinkPad série odkúpilo Lenovo v roku 2005. Mnohé tieto notebooky na palube ISS slúžia dodnes, pričom obsahujú 2,4 GHz procesor Intel Core 2 Duo T7700, 15,4 palcový displej s rozlíšením 1920×1200 bodov, 4 GB RAM a 100 GB HDD.
V počiatku bol na nich používaný operačný systém Windows XP, ktorý bol neskôr upgradovaný na Windows 7. V rámci Linuxu sa používa Debian 8 a špecializovaná vedecká distribúcia Scientific Linux, ktorú vyvíja Fermiho národné akceleračné laboratórium (Fermilab) a Európska Organizácia pre nukleárny výskum (CERN).
Štvrtá a najnovšia várka notebookov sa na stanicu dostala v roku 2016, ktorá tvorí drvivú väčšinu súčasnej výbavy. Po prvý krát v histórii už nejde o ThinkPady. Prednosť dostali notebooky firmy Hewlett-Packard, konkrétne HP ZBook 15.
Obsahujú 2,8/3,8 GHz procesory Intel Core i7-4810MQ, 15,6“ displej s rozlíšením 1920×1080 bodov, 32 GB RAM, 256 GB SSD a 1 TB HDD. Operačný systém Windows 10 dopĺňajú linuxové distribúcie Debian 8 a 9 a Scientific Linux.
Na palubu stanice sa dostali aj okuliare HoloLens
Na palubu sa v priebehu času dostávala aj mobilná elektronika, ako rôzne telefóny (Apple iPhone, Google Nexus 5) a tablety (Apple iPad a iPad Air 2, Microsoft Surface Pro 3) a dokonca aj okuliare rozšírenej reality v podobe Microsoft HoloLens. Obvykle sú tieto počítače používané len pre súkromné účely a zábavu kozmonautov vo voľnom čase, avšak v prípade Microsoft Surface Pro 3 došlo aj na experimenty, kde tablet fungoval ako a bio-DNA sekvencer.
INTERNET A ZÁBAVA
Kozmonauti majú na počítačoch k dispozícii aj internet. Na stanicu pravdaže nevedie žiadny optický kábel a Wi-Fi na vzdialenosť 400 km, obzvlášť ak uvážime, že po väčšinu času je ISS nad oceánmi tisícky kilometrov od pevniny, nie je možnosťou takisto.
ISS je so zemou spojená cez satelitný systém v rámci Ku frekvenčného pásma (12 až 18 GHz), s rýchlosťou 10 Mbit/s v rámci downloadu a 3 Mbit/s v rámci uploadu. Väčšina pásma je ale alokovaná pre potreby monitorovania vitálnych systémov stanice, vrátane živého video prenosu, takže zostávajúci objem určený pre bežné internetové použitie je neveľký.
Rýchlosť internetu na stanici tak kozmonauti označujú ako „horšiu ako dial-up“. Problémom ale nie je ani tak dátový tok, ako oneskorenie. Limitná rýchlosť svetla a vzdialenosť stanice od satelitov a prijímačov na Zemi spôsobuje ping až na hranici 600 milisekúnd, čo je na pozemské pomery skutočne extrém (bežne 5 milisekúnd).
Dôležité ale je, že kozmonauti si vo svojom čase určenom na oddych môžu pozrieť aj nejaké tie stránky, poslať emaily, napísať niečo na Twiter alebo nahrať fotky na Instagram. Všetok dátový tok je presmerovaný a kontrolovaný cez riadiace stredisko NASA a počítače sa teda na internet nepripájajú priamo.
Nuž, ale bez toho by to nešlo. Stanica obieha okolo Zeme rýchlosťou 27 500 km/h a spojenie s ňou nie je len tak. Mimochodom, do roku 2010 internet na stanici prakticky neexistoval a ak niečo z neho kozmonauti chceli, rádiom to len oznámili pozemnému stredisku. To vykonalo na Zemi všetky požadované úlohy a následne poslalo dané dáta v rámci jednej dávky rádiovým signálom „v štýle rádiového USB kľúča“.
Súkromná látková kója na oddych a spánok
Posádka môže v čase oddychu pozerať aj filmy, pričom mnohí kozmonauti ich pozerajú napríklad aj pri športovom tréningu na bežeckom páse. Na stanici sa nachádza digitálna kolekcia viac ako 500 snímok, vrátane najväčších klasík aj noviniek. V decembri minulého roku napríklad posádka pozerala film Star Wars: The Last Jedi zároveň s jeho premiérou v kinách (poskytlo ho štúdio v rámci propagácie).
KTO SA STARÁ O SERVIS A ÚDRŽBU NOTEBOOKOV?
Ak by mala 100 notebookov neprestajne udržovať posádka v podobe kozmonautov, asi by im veľa času nezostalo.
O tieto záležitosti sa stará pozemné stredisko, ktoré na diaľku vykonáva aktualizácie, konfiguráciu i prípadné opravy softvérových problémov. Používa sa klasická vzdialená administrácia, takže posádka sa týmito problémami prakticky vôbec nezaoberá.
Asistencia kozmonautov sa vyžaduje len v prípade hardvérových problémov, ktoré obvykle vyžadujú len výmenu batérie, alebo pevného disku. Ak ide o zložitejší problém, notebook sa vyradí a nahradí iným. Na stanici je dostatok náhradných kusov, pretože sa obvykle aktívne používa „iba“ cca 60 notebookov.
Notebooky obvykle vydržia 4 až 6 rokov a používajú sa skrátka dovtedy, dokým fungujú. Následne je pokazený stroj nahradený totožným strojom z rovnakej várky, alebo už novej várky, ak už na ňu prišiel čas.
Najčastejším dôvodom vyradenia je zlyhanie LCD displeja, avšak podrobné dáta NASA neuverejňuje, takže je možné, že je tento problém len zle diagnostikovaný posádkou a v skutočnosti zlyhalo niečo iné (napríklad GPU čip).
To je značný rozdiel oproti integrovaným palubným počítačom ISS, ktoré boli navrhnuté tak, aby boli v sústavnej prevádzke 20 až 30 rokov. Takéto stroje sú extrémne testované už na Zemi a to dlhé mesiace a často roky. Sú tak prakticky zastarané už v čase kedy štartujú na orbitu, nie to ešte v nasledujúcich dekádach.
Avšak pri obsluhe životne dôležitých systémom na tom vôbec nezáleží. Aj keď ide o stroje založené na procesoroch Intel 8086 a Intel 80386 (známa „triosemšestka“), siahajúce až 35 rokov do minulosti, funkčne zastarané nie sú, pretože stále na stanici robia tie isté veci, čo robili pred dvoma dekádami.
O nové záležitosti v súvislosti s monitoringom, experimentmi a potrebami posádky sa starajú notebooky.
ČUDNÝ ŠUM NA VIDEÁCH. KDE SA VZALO TOĽKO MŔTVYCH PIXELOV?
Na palube je takisto aj množstvo foto-video techniky. Ak sa zapozeráte do takmer nekonečného zástupu experimentálnych alebo aj popularizačných videí z paluby ISS, možno vás zarazí to, aký obrovský počet mŕtvych pixelov v obraze zbadáte.
Ak narazíme doma na Zemi na mŕtvy pixel na monitore, alebo na nefunkčný pixel fotoaparátu, je to pre mnohých skoro až koniec sveta. Táto nedokonalosť je poriadne otravná, ale našťastie, pomerne zriedkavá, takže nemusíme reklamovať alebo kupovať nové zariadenia každý mesiac.
Nuž ale napríklad na tomto videu z ISS môžete vidieť, že mŕtvych alebo zaseknutých pixelov na použitej kamere (DSLR fotoaparát) je ako maku. Prečo je to tak?
Dôvodom je radiačné poškodenie obrazového CMOS senzora, ktorý svetlo a teda obraz zaznamenáva. Poškodenie spôsobuje vysoko energetický tok protónov, elektrónov a iných subatomárnych častíc, ktoré stanicu neprestajne bombardujú .
Toto kozmické žiarenie prichádza zo zdrojov mimo našej slnečnej sústavy (akými sú napríklad supernovy, kvazary, aktívne galaktické jadrá či záblesky gama) a takisto z nášho vlastného Slnka (v podobe solárneho vetra). Vysokých intenzít dosahuje žiarenie najmä pri solárnych erupciách, kedy je do priestoru vyvrhnuté veľké množstvo plazmy.
Na tomto zábere z kamery ISS je pekne vidieť, ako žiarenie neprestajne aktivuje senzor malými zábleskmi z rôznych smerov. Kamera je namierená na Zem, avšak práve na nočnú stranu, pričom horizont tej dennej sa začne ukazovať zhruba v čase 1:30.
Toto žiarenie vidia aj kozmonauti. Ak zavrú oči, alebo zhasnú vo svojej spacej kóji, občas môžu zaregistrovať drobný záblesk. Je to v momente, ako nabitá kozmická častica prejde stanicou ako nôž maslom, ich zavretým viečkom a prípadne aj lebkou (z druhej strany) a zrazí sa s receptorom v ich oku. Vo väčšine prípadov sa nič nestane. Ak ide ale o časticu s vysokou energiou (obvykle neutrón), daný receptor sa poškodí.
Ak sa podobná vec stane CMOS čipu fotoaparátu, tranzistor pixelu „zhorí“ a prestane fungovať. Zasekne sa tak na nejakom výstupe a môžeme ho potom vidieť v obraze ako čierny, biely či inak farebný bod. Fotoaparát nie je biologický systém schopný samočinnej opravy, takže mŕtvych pixelov postupom času pribúda.
Na Zemi je žiarenie vo veľkej miere odklonené od povrchu magnetickým poľom našej planéty, ktoré generuje rotácia nášho roztaveného kovového jadra. Efekt odklonených nabitých častíc narážajúcich do atmosféry je blízko severného a južného pólu dokonca viditeľný v podobe dych berúcej polárnej žiary (nachádza sa vo výške cca 100 km). Druhým obranným mechanizmom je atmosféra ako taká, pretože častice kozmického žiarenia sa zrážajú s atómami molekúl atmosféry a ich intenzita sa teda znižuje so zmenšujúcou sa nadmorskou výškou.
Na Medzinárodnej kozmickej stanici vo výške 408 km je efekt magnetického poľa stále cítiť, ale ochranu desiatok či stoviek kilometrov hustej atmosféry už nie. Stále je ale častíc omnoho menej, ako keby sme sa od Zeme vzdialili viac. To bol problém napríklad astronautov misie Apollo, pričom takmer u všetkých sa vo väčšej alebo menšej miere rozvinul sivý zákal očí.
Kozmické žiarenie je problémom predovšetkým pre medziplanetárne sondy, ktorých počítače sú bombardované roky. Ich procesor, pamäťové a iné čipy sa preto upravujú radiačným zodolnením, obvykle s použitím vrstvy čistého bóru, pričom namiesto bežného kremíku sa pri výrobe tranzistorov používajú vhodnejšie materiály, ako je napríklad karbid kremičitý alebo gálium nitrid.
AKÉ FOTOAPARÁTY NA OBEŽNEJ DRÁHE POLETUJÚ S KOZMONAUTMI?
Z uvedných dôvodov začnú byť fotoaparáty po rokoch prevádzky na obežnej dráhe nepoužiteľné, následkom čoho je potrebná ich výmena zhruba po 12 až 18 mesiacoch. To umožňuje aj modernizáciu.
Tá sa naposledy udiala v minulom roku, kedy NASA pre kozmonautov objednala 53 nových DSLR fotoaparátov Nikon D5. Ide o nemodifikované kusy. Na obežnej dráhe sú teda tie, ktoré si kúpite v obchode. Teda, za predpokladu, že ste ochotný za high-end DSLR fotoaparát zaplatiť 6000 eur.
Samantha Cristoforetti s DSLR Nikon vo vyhliadkovej Kupole na ISS
D5 sa postupne dostávajú na obežnú dráhu (desať bolo vynesených v novembri minulého roku), pričom nahradil staršie modely D4, ktoré NASA objednala v roku 2013, spolu so 64 šošovkami NIKKOR, vrátane skoro 1 meter dlhého teleobjektívu AF-S NIKKOR 800mm f/5.6E FL ED VR (16 000 eur).
Ak sa vám ceny špičkovej high-end fototechniky zdajú veľké, nezabudnite si k tomu pripočítať aj to, že vynesenie 1 kg váhy na ISS stojí niekoľko desiatok tisíc dolárov, takže za ich dostanie na orbitu zaplatí NASA viac ako milión eur.
Fotoaparáty posádka používa na fotenie experimentov na palube, povrchu Zeme (napríklad aj pri dokumentovaní rôznych katastrof) a takisto aj na kontroly vlastnej stanice, kde sa na Zem posielajú fotografie solárnych panelov, povrchov modulov a podobne, kde podliehajú inšpekcii.
Fotoaparáty je možné vziať aj von na kozmický výstup. Pri ňom sa zabalia do špeciálneho termálneho obalu, ako môžete vidieť na fotografiách. Daný obal mimochodom nie je lacná záležitosť a jeho hodnota je zhruba 20 000 dolárov. Ale tak to už býva pri veciach, ktoré sú veľmi špecifické na konkrétny náročný účel a existuje ich len pár kusov.
Okrem toho, na stanici sú aj HD kamery, zúčastňujúce sa zaujímavého degradačného experimentu. Sú mimo stanice a neprestajne natáčajú Zem, pričom ich on-line zábery môžete vidieť na tomto odkaze. Ak vidíte aktuálne tmu, ISS je nad nočnou stranou Zeme. V dolnej časti sa zobrazuje mapa sveta, aby ste videli kde konkrétne je. Jeden oblet Zeme trvá stanici 92 minút.
Kamery sú v prevádzke od roku 2014, pričom ich na stanicu dopravila spoločnosť Elona Muska, SpaceX. Sú namontované na európskom module ISS (Columbus Lab), patriacemu ESA, pričom ich signál putuje cez ethernetový kábel do stanice a následne satelitným spojením na Zem. O stránku sa stará nemecká Univerzita v Bonne. Ich úlohou je nielen kozmický výskum popularizovať, ale aj sledovať, ako dlho vlastne ich senzory vydržia a ako ich poškodenie bude pokračovať.
NA STANICI JE PO 18 ROKOCH NOVÁ TLAČIAREŇ
Je to atramentka od HP. V apríli tohto roku boli na orbitu vynesené dve, pričom nahradili dva staré modely Epson Stylus Color 800, ktoré slúžili na stanici od roku 2000. Od doby, kedy bola vtedy nedobudovaná stanica zložená z troch modulov (dnes 16).
Ak vás zaujíma, čo sa na stanici na tlačiarňach vlastne tlačí, tak ide obvykle o rôzne manuály špecifických experimentov, evakuačné a núdzové návody a podobne. Ide o komplexné procedúry, ktoré musia byť prítomné za každých okolností a ich držanie v ruke je kozmickou istotou, ktorá má prednosť pred akýmkoľvek elektronickým zariadením.
Starú Epson tlačiareň môžete vidieť na stene modulu Destiny aj v tejto 3D prehliadke (klikni na obrázok)
Okrem toho, kozmonauti tlačiareň využívajú aj na tlačenie osobných fotografií, napríklad nových fotiek svojej rodiny zaslaných internetom a umiestňujú si ich na steny pre spríjemnenie práce.
NASA uvádza, že na palube sa mesačne vytlačí zhruba 1000 stránok.
Tlačiarne Epson aj po 18rokoch fungovali, alebo ich použitie sa za posledných 5 či 6 rokov stalo problémové najmä v súvislosti s novými notebookmi. Predsa len, pochádzali ešte z doby, kedy sme používali operačné systémy Windows 98. O Windows XP ešte vtedy nebola ani slychu.
Kozmická tlačiareň HP. Všimnite si jej typové označenie s modelom ISS vpravo
No a takto nová kozmická tlačiareň vyzerá. Ide o špeciálne navrhnutý model HP ENVY Zero-Gravity (Nulová gravitácia).
Na stanici sa používajú a používali vždy atramentové tlačiarne. Laserové modely sú problematické z hľadiska možného úniku prachu, ktorý by v kozmickom prostredí mohol narobiť veľké nepríjemnosti, pretože na rozdiel od Zeme nespadne na podlahu len tak sám od seba.
Samotný atramentový tlačový princíp, založený na tlakovej dýze funguje aj v nulovej gravitácii (v základe ide raketový motor). Tlačiareň tak používa klasické náplne (čiernu a farebnú s číslom 62). Kozmický model je založený na štandardnej tlačiarni Envy 5600. Upraviť bolo nutné podávač papiera, pretože pred tým ako sa dostane hárok do valcov sa na Zemi počíta s asistenciou gravitácie.
Odobratý bol takisto skener, aby bolo možné znížiť váhu (odobratím skla). Prvky nového podávača boli vytlačené na 3D tlačiarni, takže v prípade zlomenia alebo poškodenia je možné rýchlo vytvoriť nové.
Nuž, tá IT technika v podobe notebookov, tlačiarní či foťákov sa s nami dostane naozaj všade. Čo by sme bez nej robili.
Nedeľník TOUCHIT hľadajte na našom webe ako inak než v nedeľu. Ak ste predchádzajúce zmeškali, nájdete ich všetky pod rovnomenným kľúčovým slovom.
František Urban
