Aktualizacja Windows to proces mało lubiany przez większość użytkowników. Microsoft od dłuższego czasu stara się, aby przebiegała ona w sposób jak najmniej problemowy… ale i tak stale słychać narzekania na błędy po update’ach i inne utrudnienia, z jakimi spotykają się użytkownicy. I skoro na Ziemi bywają z tym problemy… nie trudno sobie zatem wyobrazić, że aktualizacja Windows na Marsie lub jego orbicie to proces jeszcze bardziej skomplikowany. I choć myśląc o kosmosie, Windows nie jest pierwszym, co przychodzi na myśl, to jednak łaziki i sondy na Czerwonej Planecie mają oprogramowanie, które trzeba przecież regularnie aktualizować. Jedna z nich (Mars Express) miała na pokładzie wariant sędziwego już Windows 98. Przyjrzyjmy się zatem, jak ten skomplikowany proces wygląda i dlaczego jest tak ważny.
Spis treści
Aktualizacja Windows na Marsie
Inżynierowie z Europejskiej Agencji Kosmicznej poinformowali w czerwcu zeszłego roku, że aktualizacja Windows trafiła do sondy Mars Express. ESA pierwotnie wystrzeliła Mars Express w kosmos w 2003 roku jako swoją pierwszą misję na Czerwoną Planetę i spędziła prawie dwie dekady, badając jej powierzchnię. Sonda ta działa od ponad 20 lat i stale krąży na orbicie Czerwonej Planety. Znajdujący się na jej pokładzie instrument Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) korzysta z oprogramowania zbudowanego przy użyciu systemu Windows 98. System stary, ale całe szczęście platforma tam działająca nie zostanie ulepszona do koszmarnego Windows ME, który z pewnością mógłby zakończyć działanie misji.
Warto dodać, że MARSIS wykorzystuje fale radiowe o niskiej częstotliwości, które odbijają się od powierzchni Czerwonej Planety do poszukiwania wody i badania jej atmosfery. Antena instrumentu o długości blisko 40 metrów jest w stanie „zajrzeć” nawet do około pięciu kilometrów pod powierzchnię Marsa.
Skomplikowany i problemowy proces
Użytkownicy na komputerach stacjonarnych na Ziemi mają niejednokrotnie problemy z aktualizacją swojego sprzętu. Nietrudno więc sobie wyobrazić, jak problematyczny może być ten proces na Marsie lub w szeroko pojętym kosmosie, gdzie sprzęt jest oddalony o miliony kilometrów, a całość operacji wykonuje się na odległościach trudnych do wyobrażenia dla przeciętnego człowieka.
Ponad 10 lat temu łazik Curiosity wylądował na Marsie – dokładnie 6 sierpnia 2012 roku. To oczywiste, że dekada dla oprogramowania to bardzo długi okres i praktycznie cała epoka. Jeśli nie dwie. W tym czasie ludzkość na Ziemi przeskoczyła z Windows 7 do Windows 11, po drodze użytkując wersję ósmą i dziesiątą popularnej platformy. Curiosity z kolei nadal działa na jednym i tym samym oprogramowaniu – sędziwym VxWorks firmy Wind River.
Jest to system operacyjny działający w czasie rzeczywistym, czyli tzw. RTOS. W Curiosity działa na mikroprocesorze RAD750 PowerPC 200 MHz, który jest wzmocnioną wersją układu 750 PowerPC. Większości z was zapewne nic to nie mówi… i wcale mnie to nie dziwi, bo gdy produkowano te podzespoły, przynajmniej części z was nie było nawet jeszcze na świecie. Żeby było zabawniej, chipy te były używane w komputerach Apple iMac G3. Dlaczego to zabawne? Bo było to w roku 1999, czyli blisko ćwierć dekady temu. Sporo czasu!
Dlaczego NASA używała tak starych, powolnych procesorów? I to pomimo tego, że łazik rozpoczynał misję kilkanaście lat po 1999? Powód jest prosty i część z was już zapewne się go domyśla – były one zwyczajnie łatwiejsze w użyciu w sprzęcie zbudowanym tak, aby był odporny na promieniowanie kosmiczne. Chipy są wspierane przez 2 GB pamięci flash, 256 megabajtów pamięci i 256 kilobajtów wymazywalnej programowalnej pamięci tylko do odczytu, częściej występującej pod postacią skrótu EPROM.
W ostatnim czasie badaczom z NASA udało się wgrać aktualizację oprogramowania w Curiosity, która umożliwia szybszą jazdę i zminimalizowanie procesu zużycia kół. Obejmowała ona około 180 zmian, wymagała krótkiej przerwy w operacjach naukowych i obrazowych Curiosity na kilka dni. Okres ten trwał pomiędzy 3 a 7 kwietnia, czyli około 100 g odzin. Najnowsza łatka „ważyła” nieco poniżej 22 MB i została przesłana z Ziemi na Marsa w 51 osobnych plikach. Curiosity może odbierać dane z prędkością 256 Kb/s – czyli z dzisiejszej perspektywy bardzo wolno.
Oznacza to, że przesyłanie tak niewielkich jak na ziemskie standardy pakietów plików, trwało aż 10 dni, a właściwa instalacja kolejne cztery doby. Następnie, po sprawdzeniu wszystkiego, Curiosity był wreszcie gotowy do uruchomienia nowego systemu operacyjnego. Jego stara platforma została przechowana w pamięci, w razie gdyby coś poszło nie tak z aktualizacją. To dość standardowa procedura, którą możecie chociażby porównać do zapisywania przez Windowsa poprzedniej wersji w pamięci urządzenia, tak aby ułatwić użytkownikowi powrót na wcześniej wariant.
Sposób komunikacji z łazikiem i przesyłania do niego jakichkolwiek danych w ciekawy i przystępny sposób wyjaśniła sama NASA. Jeżeli jesteście tym zainteresowani – zachęcamy do obejrzenia poniższych filmów:
Dlaczego aktualizacja systemu w kosmosie jest tak ważna?
Aktualizacja oprogramowania jest w przestrzeni kosmicznej bardzo ważna – to dla nikogo zaskoczeniem być oczywiście nie powinno, biorąc pod uwagę to, jak mocno rozciągnięte w czasie są to misje. Warto tu posłużyć się przykładem wspomnianego wcześniej Mars Express. Sonda była kluczem do odkrycia ogromnej podziemnej warstwy wody na Czerwonej Planecie w 2018 r. Z kolei nowa wersja oprogramowania pozwoli misji bardziej szczegółowo zajrzeć pod powierzchnię Marsa i jego księżyca Fobosa. Co więcej, aktualizacje oprogramowania poprawią odbiór sygnału i przetwarzanie danych na pokładzie. Wpłyną również na poprawę jakości danych wysyłanych z powrotem na Ziemię.
„Stawiliśmy czoła wielu wyzwaniom, aby poprawić wydajność MARSIS. Nie tylko dlatego, że oprogramowanie MARSIS zostało pierwotnie zaprojektowane ponad 20 lat temu przy użyciu środowiska programistycznego opartego na systemie Microsoft Windows 98!”
– wyjaśnił Carlo Nenna, inżynier oprogramowania w Enginium, który pomagał ESA w aktualizacji
Ponadto nowe oprogramowanie pozwoliło włączać MARSIS na pięciokrotnie dłuższy czas i dzięki temu eksplorować znacznie większy obszar. To z kolei oczywiście znacznie przyspiesza dokładniejszą eksplorację i pozwala „przebadać” pożądane regiony i potwierdzić, czy występuje lub występowała na nich woda. Aktualizacja Windows na Marsie jest niczym dodanie nowego instrumentu do sondy 20 lat po jej starcie. Ot, takie odblokowanie nowych funkcji dzięki aktualizacji oprogramowania.
W przypadku Curiosity łatka zawierała szereg usprawnień, od drobnych poprawek w komunikacji po wydajniejszy kod komputerowy. Największą różnicą między starą wersją oprogramowania a nową jest to, że ta aktualizacja umożliwia Curiosity skuteczniejsze „myślenie podczas jazdy”. Ulepszony łazik może teraz szybciej przetwarzać obrazy, co pozwala mu spędzać więcej czasu w ruchu.
Źródło: theverge, zdnet, opracowanie własne, fot. materiały prasowe/NASA/Microsoft