به‌سوی بی‌کران و فراتر از آن: لینوکس و نرم‌افزارهای متن باز به مریخ رفتند

کاوشگر «استقامت» (Perseverance) بالاخره به مریخ رسید و روی سطح آن فرود آمد. این کاوشگر یک تنی دارای آزمایشگاه کوچکی از ابزارهای مختلف و یک هلیکوپتر ویژه به نام «نبوغ» (Ingenuity) است. نبوغ با وزن تقریبی ۱.۸ کیلوگرم اولین وسیله‌ای است که روی سیاره‌ای به جز زمین به پرواز درمی‌آید. اما با توجه به فاصله زیاد زمین با مریخ، هیچ‌کس نمی‌تواند در لحظه نبوغ را کنترل کند، در نتیجه این هلیکوپتر به‌صورت خودکار با کمک ترکیبی از لینوکس و برنامه اختصاصی ناسا پرواز می‌کند که مبتنی بر فریم‌ورک متن باز «اف پرایم» آزمایشگاه پیش‌رانش جت (JPL) این آژانس فضایی ساخته شده است.

این ماموریت آسان نیست چون تاکنون هیچ‌کس روی مریخ پرواز نکرده. سیاره سرخ فقط یک صدم چگالی اتمسفر زمین را دارد و گرانش آن یک سوم سیاره ماست، اما اگر مهندسان بتوانند نبوغ را فقط از روی زمین بلند کنند، به موفقیت بزرگی دست پیدا کرده‌اند.

البته نبوغ صرفا برای نمایش فناوری‌های ناسا طراحی شده و قرار نیست ماموریت خاصی را انجام دهد. این هلیکوپتر فقط می‌خواهد پرواز در اتمسفر مریخ را آزمایش کند و در این راه از سخت‌افزار آماده‌ی مصرف و نرم‌افزار متن باز استفاده کرده است.

مهندس نرم‌افزاری JPL، «تیموتی کانام» (Timothy Canham) در مصاحبه‌ای با IEEE Spectrum توضیح داد که پردازنده این هلیکوپتر اسنپدراگون ۸۰۱ کوالکام است که با سرعت ۵۰۰ هرتز نه مگاهرتز، کار می‌کند. اگرچه این پردازنده به ظاهر خیلی کند و قدیمی می‌آید، اما نسبت به پردازنده خود استقامت بسیار سریع‌تر است. دلیل انتخاب این پردازنده‌ها این است که تراشه‌های مصرفی باید با استانداردهای تابشی HPSC یا «رایانش فضاپیماییِ توان بالای» ناسا مطابقت داشته باشند.

برای طراحی این پردازنده‌ها سال‌ها زمان صرف شده و پیش از دریافت مجوزهای لازم، مدت‌ها روی آن‌ها آزمایش شده است. برای مثال، جدیدترین پردازنده همه-منظوره ناسا نوعی ARM A53 است که شاید از طریق رزبری پای ۳ با آن آشنا باشید. با این حال، چون نبوغ یک پروژه دمو به حساب می‌آید، می‌تواند از پردازنده مدرن‌تر و عادی‌تر استفاده کند.

کانام در خصوص نرم‌افزار نبوغ می‌گوید:

«این نخستین باری است که لینوکس را در مریخ به پرواز در می‌آوریم. فریم‌ورک نرم‌افزاری ما فریم‌ورکی است که آن را در JPL برای CubeSats توسعه دادیم و چند سال پیش کد منبعش را آزاد کردیم. بنابراین می‌توانید فریم‌ورک نرم‌افزاری هلیکوپتری را دریافت کنید که روی مریخ پرواز می‌کند و از آن در پروژه‌های شخصی خود بهره بگیرید. این اتفاق برای دنیای متن باز یک پیروزی است چون ما برای پرواز از یک سیستم عامل متن باز استفاده می‌کنیم و فریم‌ورک نرم‌افزاری‌مان متن باز است. قطعات سخت‌افزاری مربوطه را هم می‌توانید به‌صورت آماده تهیه کنید و اگر روزی خواستید خودتان این پروژه را انجام دهید.»

نرم‌افزار متن باز نبوغ F است که به صورت F پرایم خوانده می‌شود. F پرایم یک فریم‌ورک جزء-محور است که امکان توسعه و پیاده‌سازی سریع فضاپیماها و سایر اپلیکیشن‌های نرم‌افزار توکار را فراهم می‌کند. این فریم‌ورک قبلا چندین بار با موفقیت در اپلیکیشن‌های فضایی به کار رفته بود.

ناسا پیش‌تر برنامه‌های متن باز زیادی را توسعه داده. این سازمان در حال حاضر بیش از ۵۰۰ پروژه نرم‌افزاری تحت مجوز Open Source 3.0 دارد و مدت‌ها قبل از شکل‌گیری ایده نرم‌افزار آزاد و متن باز کدهای خود را در برنامه‌ای موسوم به COSMIC به‌صورت آزاد منتشر می‌کرد. ناسا مدت‌هاست که در ایستگاه فضایی بین‌المللی از لینوکس استفاده می‌کند. در واقع، ورود و سلطه لینوکس بر دنیای ابرکامپیوترها زمانی شروع شد که ناسا از این سیستم عامل در اولین ابرکامپیوتر بیوولف در «مرکز پرواز فضایی گودارد» (GSFC) استفاده کرد.