NASA: Weltraum-Chip mit 100-facher Leistung für Mond und Mars
Die NASA kooperiert mit Microchip Technology, um einen neuen Raumfahrt-Chip mit 100-mal mehr Rechenleistung als bei aktuiellen Weltraumprozessoren zu entwickeln. Der Chip soll Missionen zum Mond, Mars und darüber hinaus ermöglichen.
Die NASA hat eine "visionäre" Partnerschaft mit Microchip Technology bekannt gegeben, um "eine völlig neue Chip-Generation für die Raumfahrt" zu entwickeln. Das HPSC-Projekt ("High-Performance Spaceflight Computing") zielt darauf ab, ein neues SoC ("System-on-a-Chip") zu realisieren, das die bisherigen Weltraumprozessoren in puncto Rechenleistung "um den Faktor 100 übertrifft" und dabei zuverlässig unter extremsten Bedingungen im Weltraum funktioniert. Der Chip soll zukünftige Weltraummissionen zum Mond, Mars "und darüber hinaus" ermöglichen.
Das HPSC-Projekt im Detail
Hinter der Bezeichnung "High-Performance Spaceflight Computing" verberge sich "eines der bedeutendsten Halbleiterprojekte", das die US-Raumfahrtbehörde jemals in Auftrag gegeben hat. Gemeinsam mit Microchip Technology Inc., einem etablierter Spezialist für eingebettete Steuerungssysteme und Mikrocontroller, möchte die NASA ein SoC entwickeln, welches Rechen- und Netzwerkfunktionen auf einem einzigen Chip vereint. Das Ziel: deutlich geringere Kosten, weniger Komplexität und eine erheblich bessere Energieeffizienz gegenüber bisherigen Lösungen.
Quelle: NASA
Quelle: NASA
Besonders interessant ist die geplante skalierbare Architektur des Chips. Operatoren sollen in der Lage sein, einzelne Funktionsbereiche des Weltraum-SoC ganz gezielt abzuschalten, wenn Energie gespart werden muss, ein Feature, das im Weltraum mitunter nicht weniger als "überlebenswichtig" sein kann, wie die NASA sagt.
Man erinnere sich an den Fall Voyager 1: Die NASA musste bereits Instrumente der fast 50 Jahre alten Raumsonde abschalten, nachdem die Bordenergieversorgung durch den alternden Nukleargenerator immer schwächer wurde. Ein Chip, der sich selbst drosseln kann, ist für Langzeitmissionen kein Luxus, sondern ein Standard.
Die NASA plant das neue HPSC-SoC in zwei Ausführungen, die unterschiedliche Einsatzszenarien abdecken:
- Die strahlungsgehärtete Variante ("Radiation-Hardened") ist primär für geosynchrone Orbits, Tiefraumoperationen und Langzeitmissionen konzipiert: also genau das, was für Missionen zum Mond und Mars sowie noch weiter entfernte Ziele benötigt wird.
- Strahlungshärtung bedeutet, dass der Chip so konstruiert ist, dass er selbst unter intensiver kosmischer Strahlung und Sonneneruptionen zuverlässig arbeitet, ohne Datenfehler zu produzieren oder auszufallen.
- Die strahlungstolerante Variante ("Radiation-Tolerant") richtet sich hingegen an kommerzielle Anwendungen im niedrigen Erdorbit ("LEO"): etwa für Satelliten, Kommunikationssysteme oder andere kommerzielle Raumfahrtprojekte.
- Diese müssen zwar robuster als Consumer-Chips, aber nicht so aufwendig geschützt sein wie Weltraum-Hardware für die tiefe Raumfahrt.
Autonomie und Schwarmintelligenz für den Mars
Ein weiterer zentraler Aspekt des Projekts ist die Skalierbarkeit über mehrere vernetzte Einheiten hinweg. Mehrere neue Weltraum-SoCs soll sich mittels Advanced Ethernet zu leistungsstarken Verbünden, sogenannten "Clustern", zusammenschalten lassen, was wiederum völlig neue Möglichkeiten im Hinblick auf Autonomie eröffnet.
Quelle: NASA
Denkbar wäre etwa, dass ein Mars-Rover selbstständig entscheidet, mit welcher Geschwindigkeit er ein Gelände traversiert, oder Kamerabilder eigenständig auswertet, ohne auf den zeitverzögerten Befehlsfunk von der Erde angewiesen zu sein.
- High Performance Space Computing ("HPSC"):Offizielles White Paper (PDF)
Das ist kein Science-Fiction: Der Perseverance-Rover hat bereits bewiesen, was möglich ist, wenn man Bordrechner klug einsetzt. Er kombiniert NASA-Satellitendaten der Marsoberfläche mit seiner eigenen Panoramakamera und einem Qualcomm Snapdragon 801 und kann damit seine Position auf wenige Zentimeter genau bestimmen. Der neue Chip soll für noch mehr Autonomie sorgen.
Technologietransfer aus dem Weltraum auf die Erde
Die NASA betont ausdrücklich, dass die im HPSC-Projekt entwickelten Technologien nicht ausschließlich der Raumfahrt zugutekommen sollen. Als Anwendungsfelder auf der Erde nennt die Behörde unter anderem Drohnen, Energienetze, Medizintechnik, Kommunikationssysteme, Künstliche Intelligenz und Datenübertragung.
Weitere spannende Informationen liefern die offizielle Pressemitteilung der NASA und die Website des HPSC-Projekts.
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Quelle: NASA via Tom's Hardware
