NASA-Chip übertroffene Leistung aktueller Prozessoren

Erste Tests am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien zeigen, dass der Chip mit nahezu 500-facher Leistung im Vergleich zu derzeit im Weltraum eingesetzten strahlungsharten Prozessoren arbeitet. Für den tiefen Weltraum entwickeltDer Prozessor bildet das Herzstück des NASA-Projekts High Performance Spaceflight Computing (HPSC).

Im Gegensatz zu herkömmlichen kommerziellen Chips muss das neue System intensiver Strahlung, heftigen Startbedingungen und extremen Temperaturschwankungen über Jahre hinweg standhalten, ohne dass Reparaturen erforderlich sind. Als System-on-a-Chip (SoC) bezeichnet, vereint die Hardware mehrere wesentliche Rechenfunktionen in einer kompakten Einheit.

Sie umfasst Prozessoren, fortschrittliche Netzwerksysteme, Arbeitsspeicher, Rechenoffloads sowie Schnittstellen für Eingabe und Ausgabe. Das Design spiegelt die kompakte Architektur wider, die in Smartphones und Tablets üblich ist.

Leistung und Energieausbeute

Die Version für Tiefraummissionen ausgelegt, bei denen elektronische Ausfälle die Betriebsfähigkeit können. „Aufbauend auf der Tradition früherer Raumfahrtprozessoren ist dieses neue Multicore-System fehlertolerant, flexibel und extrem leistungsfähig", sagte Eugene Schwanbeck, Programmmanager im Game Changing Development-Programm, am Langley Research Center der Agentur in Hampton, Virginia. „NASAs Engagement für die Weiterentwicklung der Raumfahrtrechner ist ein Triumph technischer Leistung und Zusammenarbeit." NASA geht davon aus, dass der Prozessor zukünftig künstliche Intelligenz-Systeme an Bord ützen wird.

Diese Systeme könnten Umgebungen analysieren, Gefahren navigieren und auf unerwartete Bedingungen in Echtzeit reagieren. Die Rechenleistung macht einen großen Sprung nach vorne. Aktuelle Raumfahrzeuge nutzen häufig veraltete Prozessoren, da moderne Chips unter Weltraumstrahlung kaum überleben können.

Diese Einschränkung begrenzt die Bordrechenleistung und zwingt viele Missionen dazu, stark auf die Verarbeitung auf der Erde zurückzugreifen. NASAs neuer Chip soll diese Engstelle beseitigen. Ingenieure am JPL haben den Prozessor seit Monaten unter simulierten Tiefraumbedingungen getestet.

Leistung und Energieausbeute

Der Chip wurde Strahlungsexposition, thermischen Tests, Stoßbewertungen und Prüfungen auf elektromagnetische Störungen unterzogen. „Wir setzen diese neuen Chips einer harten Prüfung aus, indem wir Strahlungs-, thermische und Stoßtests durchführen und gleichzeitig ihre Leistung im Rahmen eines strengen funktionalen Testprogramms bewerten", sagte Jim Butler, Projektleiter für High Performance Space Computing am JPL.

Strahlung bleibt eine der größten technischen Herausforderungen. Hochenergetische Teilchen aus der Sonne und dem tiefen Weltraum können die Elektronik ädigen und Systeme in den „Sicherheitsmodus" zwingen, wodurch nicht wesentliche Funktionen abgeschaltet werden.

Die NASA hat den Chip zudem mit hochauflösenden Simulationen erfordern Verarbeitung riesiger Datenströme. „Um die Leistung unter realen Bedingungen zu simulieren, nutzen wir hochauflösende Landeszzenarien aus echten NASA-Missionen, die normalerweise leistungsintive Hardware zur Verarbeitung großer Mengen an Lande-Sensordaten erfordern würden", sagte Butler.

Dies ist eine aufregende Zeit für

Dies ist eine aufregende Zeit für uns, an Hardware zu arbeiten, die die nächsten großen Sprünge der NASA ermöglichen wird. Die NASA hat Microchip Technology im Jahr 2022 als kommerziellen Partner ausgewählt. Das Unternehmen finanzierte seine eigene Forschung und Entwicklung gemeinsam mit der NASA und dem JPL.

Nach der Zertifizierung für den Weltraumflieg könnte der Prozessor in Orbitern, planetaren Rover, bemannten Habitaten und Tiefraumsonden zum Einsatz kommen. Die NASA erwartet zudem, dass diese Technologie auch bodengestützte Industrien beeinflusst, darunter die Luftfahrt und die Automobilherstellung.