Lưu Trữ Dữ Liệu Sẵn Sàng Cho Không Gian Đòi Hỏi Sự Đổi Mới Ở Cấp Độ Tiếp Theo

Lưu Trữ Dữ Liệu Sẵn Sàng Cho Không Gian Đòi Hỏi Sự Đổi Mới Ở Cấp Độ Tiếp Theo

Tìm hiểu lý do Seagate® và Ball Aerospace đồng ý hợp tác để chứng minh khái niệm về khả năng lưu trữ mật độ cao, sẵn sàng cho không gian, trên quỹ đạo để đáp ứng các yêu cầu nhiệm vụ mới.

Tại sao nhu cầu lưu trữ mới trong không gian

Những đổi mới trong công nghệ triển khai tên lửa và vệ tinh đã giảm đáng kể chi phí phóng, cho phép phổ biến các vệ tinh Quỹ đạo Trái Đất Thấp (LEO). Khi tốc độ phóng vệ tinh mới tăng nhanh, số lượng các ứng dụng mới mà các chòm sao vệ tinh mới nổi này đang cố gắng đáp ứng cũng tăng theo. Nhiều ứng dụng trong số này làm gia tăng nhu cầu về khả năng lưu trữ mật độ cao trên quỹ đạo - về cơ bản là lưu trữ sẵn sàng cho không gian, hoạt động và vận hành như lưu trữ trên mặt đất.

Tuy nhiên, các sản phẩm hiện có trên thị trường lưu trữ chuyên dụng chịu bức xạ thường đắt tiền, chậm và không có những tiến bộ công nghệ mới nhất.

Công nghệ lưu trữ hiện tại có thể đáp ứng nhu cầu không?

Nhu cầu cấp thiết và mong muốn lưu trữ dữ liệu hiệu suất cao, dung lượng lớn trên vệ tinh đã khiến nhiều công ty trong ngành tập trung vào việc triển khai các sản phẩm lưu trữ thương mại (trên mặt đất) tiêu chuẩn. Đáng tiếc là các sản phẩm này không được thiết kế để đáp ứng môi trường bức xạ và nhiệt độ khắc nghiệt của LEO, và chúng thiếu độ tin cậy trong ứng dụng này.

Thách thức là thiết kế một hệ thống lưu trữ dữ liệu sử dụng các thành phần lưu trữ dữ liệu thương mại có sẵn, hiệu suất cao, dung lượng lớn và đáng tin cậy trong suốt chuyến bay vũ trụ, đặc biệt là trên tàu vũ trụ LEO.

Thật không may, việc gia cố ổ đĩa thể rắn (SSD) thương mại cho phù hợp với không gian lưu trữ còn gặp nhiều trở ngại. SSD thương mại thường sử dụng mã chẵn lẻ mật độ thấp để phục hồi lỗi và có bảng ánh xạ phức tạp cùng cơ chế thu gom rác. Điều này dẫn đến việc bộ điều khiển phải chứa hàng triệu cổng, đòi hỏi công nghệ quang khắc hiện đại (tức là dưới 20 nanomet) để đạt hiệu suất và mức tiêu thụ điện năng phù hợp.

Việc tích hợp các bộ điều khiển này vào một mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC) hoặc một mảng cổng lập trình trường (FPGA) được tôi luyện chịu bức xạ thường không khả thi hoặc rất tốn kém. Hầu hết các FPGA chịu bức xạ đều được sản xuất trên các nút quang khắc cũ và gặp nhiều thách thức về hiệu suất và cổng. Việc phát triển các ASIC chịu bức xạ có thể tốn hàng triệu đô la, và với việc chip nhớ NAND flash thay đổi mỗi một hoặc hai năm, chúng có thể nhanh chóng trở nên lỗi thời.

Bộ nhớ flash được sử dụng trong ổ SSD đặt ra một thách thức bổ sung. Chip flash được thiết kế cho các ứng dụng doanh nghiệp và người tiêu dùng dung lượng lớn trên Trái Đất. Các nhà cung cấp flash chi hàng tỷ đô la để phát triển các nhà máy (“fab”) chuyên sản xuất các linh kiện này. Thiết kế của những con chip này thường xuyên thay đổi khi có những cải tiến mới. Việc thiết kế một chip flash chuyên dụng cho không gian có thể tốn hàng chục hoặc hàng trăm triệu đô la chi phí phát triển.

Giải pháp là sự cân bằng

Chúng tôi đã phát triển một khái niệm về thiết bị lưu trữ dữ liệu hàng không vũ trụ an toàn mới được thiết kế với các tính năng giúp thiết bị này mạnh mẽ hơn đối với LEO và các môi trường tương tự.

Cốt lõi của giải pháp là chỉ sử dụng các linh kiện chịu bức xạ/chịu bức xạ ở những nơi quan trọng hoặc giá thành thấp, đồng thời áp dụng các kỹ thuật phát hiện và giảm thiểu lỗi cho các sự cố do bức xạ gây ra—đặc biệt là trên các linh kiện mềm đắt tiền, không thể tránh khỏi để giảm thiểu tác động của chúng. Chúng tôi đã cẩn thận gia cố các khu vực thiết kế quan trọng nhất đối với độ tin cậy và sử dụng các linh kiện thương mại ít tốn kém hơn khi khả thi.

Khả năng an ninh phòng thủ mới

Cùng với tầm quan trọng ngày càng tăng của các chòm sao vệ tinh LEO mới nổi đối với nền kinh tế quốc gia và khu vực là mối đe dọa ngày càng tăng đối với dữ liệu được lưu trữ bởi các hệ thống trên tàu. Các tác nhân xấu sẽ ngày càng coi những chòm sao này là mục tiêu có giá trị cao và có thể muốn phá hoại hoạt động hoặc truy cập trái phép vào dữ liệu.

Những thách thức này đòi hỏi bộ lưu trữ trên quỹ đạo phải triển khai một bộ khả năng bảo mật phòng thủ ngày càng tăng, chẳng hạn như các biện pháp đảm bảo tính bảo mật dữ liệu và tính toàn vẹn của thiết bị.

Với tư cách là một công ty, Seagate có lịch sử lâu đời và thành tích đã được khẳng định trong lĩnh vực bảo mật dữ liệu, giúp chúng tôi có vị thế độc nhất để giải quyết những thách thức này.

Trình diễn trên quỹ đạo

Hợp tác với Ball Aerospace và thông qua các cuộc trình diễn trong phòng thí nghiệm và trên quỹ đạo đã được lên kế hoạch, chúng tôi đang chuẩn bị thử nghiệm khái niệm mới của Seagate trên một tải trọng do Ball chế tạo.

"Seagate rất hào hứng được hợp tác với Ball Aerospace và Seagate Government Solutions để thử nghiệm ý tưởng lưu trữ của chúng tôi dành cho vệ tinh quỹ đạo Trái Đất tầm thấp", ông Ed Gage, phó chủ tịch Seagate Research, cho biết. "Chúng tôi coi không gian là ranh giới tiếp theo cho sự phát triển dữ liệu, được hỗ trợ bởi các thiết bị lưu trữ an toàn, dung lượng cao và chi phí thấp. Là công ty hàng đầu trong ngành và với hơn 40 năm kinh nghiệm, chúng tôi có vị thế độc nhất để giải quyết những thách thức của các hệ thống không gian lưu trữ lượng dữ liệu lớn."

---