NASA entwickelt KI-Prozessor, der aktuelle Raumfahrtcomputer übertrifft

Nasas Streben nach intelligenteren Raumfahrzeugen: Das Projekt High Performance Spaceflight Computing der Agentur zielt darauf ab, die Rechenkapazitäten für Erkundungsmissionen zu steigern. Aktuelle Raumfahrzeuge nutzen ältere Prozessoren, da diese zuverlässig und robust genug sind, um die harten Bedingungen des Weltraums zu überstehen.

Diese Chips verfügen jedoch nicht über die Leistung, die für die nächste Generation NASA betont, dass leistungsfähigere Prozessoren für die Entwicklung autonomer Raumfahrzeuge unerlässlich sind.

Sie beschleunigen wissenschaftliche Erkenntnisse durch schnellere Borddatenanalyse und unterstützen Astronauten bei zukünftigen Missionen zum Mond und zum Mars. „Aufbauend auf dem Erbe früherer Raumprozessoren ist dieses neue Multicore-System fehlertolerant, flexibel und extrem leistungsfähig", sagte Eugene Schwanbeck, Programmmanager im Game Changing Development-Programm der NASA am Langley Research Center der Agentur in Hampton, Virginia. „Das Engagement der NASA für die Weiterentwicklung der Raumfahrtinformatik ist ein Triumph technischer Errungenschaft und Zusammenarbeit." Strahlungshärtung Im Zentrum des Projekts steht ein strahlungshärtungsfähiger Prozessor, der bis zu 100-mal mehr Rechenleistung als aktuelle Raumfahrtcomputer bietet und gleichzeitig den extremen Bedingungen im Weltraum standhält.

Leistung und Energieausbeute

Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien führen umfangreiche Tests durch, um diese Umgebungen zu simulieren. „Wir setzen diese neuen Chips einer harten Prüfung aus, indem wir Strahlungs-, Temperatur- und Stoßtests durchführen und gleichzeitig ihre Leistung im Rahmen eines strengen funktionalen Testprogramms bewerten", sagte Jim Butler, Projektmanager für Hochleistungsraumberechnungen am JPL.

Um für den Einsatz im Weltraum zugelassen zu werden, muss der Prozessor intensiver Strahlung, heftigen Stößen und drastischen Temperaturschwankungen standhalten, die empfindliche Elektronik beschädigen können.

Hochenergetische Teilchen aus der Sonne und dem tiefen Weltraum können zudem Fehler verursachen, die dazu führen, dass Raumfahrzeuge in den „Sicherheitsmodus" wechseln und dabei nicht lebenswichtige Systeme vorübergehend abschalten, bis Ingenieure das Problem lösen können.

Leistung und Energieausbeute

Die NASA testet zudem, wie der Chip mit den schwierigen Bedingungen beim Landen auf anderen Himmelskörpern umgeht. „Um die Leistung unter realen Bedingungen zu simulieren, nutzen wir hochpräzise Landemanöver aus echten NASA-Missionen, die normalerweise leistungsstarke Hardware erfordern, um enorme Datenmengen ", sagte Butler. „Dies ist eine aufregende Zeit für uns, an Hardware zu arbeiten, die die nächsten großen Sprünge der NASA ermöglicht." Die Tests am JPL begannen im Februar und werden noch mehrere Monate andauern.

Die ersten Ergebnisse sind ermutigend. Die NASA gibt an, dass der Prozessor wie erwartet funktioniert und in der Lage zu sein scheint, etwa 500-mal leistungsfähiger zu sein als die derzeit in Raumfahrzeugen eingesetzten strahlungsharten Prozessoren.

Zu Beginn der Tests markierte das Team den Anlass mit einer E-Mail mit dem Betreff „Hallo Universum" – eine Hommage an die berühmten Begrüßungsnachrichten aus den frühen Tagen des Rechnens. KI-gestützte Raumfahrzeuge und Tiefenraumerkundung Die Entwicklung des Prozessors erfolgt durch eine Partnerschaft zwischen der JPL und Microchip Technology Inc., einem Unternehmen mit Sitz in Chandler, Arizona.

Erste Versionen des Chips wurden bereits

Erste Versionen des Chips wurden bereits an Partner aus der Verteidigungs- und der kommerziellen Luft- und Raumfahrtindustrie übergeben. NASA zufolge könnte die Technologie es autonomen Raumfahrzeugen ermöglichen, mithilfe künstlicher Intelligenz in Echtzeit auf unvorhergesehene Situationen zu reagieren, bei denen Kommunikationsverzögerungen eine menschliche Eingabe unmöglich machen.

Der Prozessor könnte zudem zukünftige Tiefenraummissionen dabei unterstützen, riesige Mengen wissenschaftlicher Daten schnell zu analysieren, zu speichern und zur Erde zurückzusenden. Darüber hinaus könnte der Chip zukünftig bemannte Missionen zum Mond und zu Mars unterstützen.

Kleines System-on-a-Chip mit enormer Leistung Der Prozessor wird als System-on-a-Chip (oder SoC) bezeichnet, was bedeutet, dass er die wesentlichen Komponenten eines Computers in einem einzigen kompakten Gerät vereint, das klein genug ist, um in der Handfläche zu passen. Es enthält zentrale Prozessoren, Rechenoffloads, fortschrittliche Netzwerksysteme, Arbeitsspeicher und Schnittstellen für Eingabe und Ausgabe.

Moegliche Anwendungen

SoCs (System on a Chip) werden häufig in Smartphones und Tablets eingesetzt, da sie kompakt und energieeffizient sind. Die sind jedoch so ausgelegt, dass sie über Jahre hinweg im Weltraum überleben können; sie könnten potenziell Millionen (oder sogar Milliarden) Kilometer nächsten Reparaturstelle entfernt unter Bedingungen arbeiten, die weit über das hinausgehen, was Verbraucherprodukte normalerweise erfahren.

Sobald die Technologie für den Weltraumflug zertifiziert ist, plant die NASA, den Prozessor für viele Missionsarten einzusetzen, darunter Erdumlaufbahner, planetare Rover, bemannte Habitate und Tiefenraumschiffe. Microchip plant zudem, die Technologie für Industrien auf der Erde anzupassen, einschließlich Luftfahrt und Automobilherstellung.

Zusammenarbeit zwischen NASA und Industrie Das Projekt wird vom Game Changing Development (GCD)-Programm der Space Technology Mission Directorate an der NASA Langley verwaltet. Das GCD-Programm und das JPL, das vom Caltech in Pasadena, Kalifornien, verwaltet wird, leiteten die Technologie ühen Missionsanforderungen und Industriestudien durch die Entwicklung bis zur Auslieferung.

Im Jahr 2022 wählte die NASA-JPL Microchip als Partner, und das Unternehmen finanzierte seine eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeit am Prozessor selbst.