1 TeraFLOPS: ISS-Astronauten bekommen Supercomputing im Weltraum

Nach einer einjährigen Testphase können Forscher auf der Internationalen Raumstation (ISS) den Spaceborne Computer von Hewlett Packard Enterprise (HPE) nun erstmals für Forschungsarbeiten selbst nutzen und müssen keine Daten mehr zur Erde und zurück schicken.

Mit Linux und Wasserkühlung im All bestanden

Der Spaceborne Computer ist der erste kommerzielle Supercomputer (COTS, Commercial Off-The-Shelf), den HPE und die NASA für ein einjähriges Experiment in den Weltraum geschickt hatten, um dessen Ausfallsicherheit und Leistung zu testen. Der Spaceborne Computer ist dabei im Besitz und finanziert von HPE. Der Rechner erzielte eine Leistung von einem TeraFLOPS und wurde ein Jahr lang erfolgreich auf der ISS betrieben. Er setzt auf ein offenes Linux-Betriebssystem und die Komponenten werden mit einer speziellen Wasserkühlung gekühlt. Während der einjährigen Testphase zeigte der Betrieb des Spaceborne Computers in der Schwerelosigkeit, bei ungeplanten Stromausfällen und der unvorhersehbaren Strahlung im Weltraum keine Probleme. HPE wolle auch in Zukunft sein Potential weiter testen und habe durch die Testphase bereits wichtige Erkenntnisse gesammelt.

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen auf der ISS

Nun sollen die ISS-Astronauten den Supercomputer nutzen, um damit Analysen direkt im Weltraum durchzuführen. Durch die Bereitstellung von Supercomputer-Leistung auf der ISS entfällt die Latenz bei der Übertragung von Daten zur Bodenstation auf der Erde. Experimente auf der ISS erfassen große Datenmengen, einschließlich hochauflösender Bilder und Videos. In den meisten Fällen müssen die Forscher jedoch nur bestimmte Teile der Daten auswerten. Die Datenreduzierung und Verarbeitung auf der ISS steigert die Effizienz und Geschwindigkeit der Analysen. Die Unabhängigkeit der Forscher im All soll künftig durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen erhöht werden, so die Pläne der NASA.

Aufgrund begrenzter Rechnerleistung im Weltraum werden viele Berechnungen, die für Forschungsprojekte im Weltall erforderlich sind, derzeit noch auf der Erde durchgeführt. Dieser Ansatz ist für Forschungsarbeiten auf dem Mond oder in niedrigen Erdorbits (LEO) zwischen 400 und 2.000 Kilometern über der Erdoberfläche möglich, wo die Kommunikation mit der Erde nahezu in Echtzeit stattfinden kann. Es können jedoch längere Kommunikationslatenzen von bis zu 20 Minuten von und zur Erde auftreten, wenn Daten weiter weg im Weltraum erfasst werden, wie etwa bei Marsmissionen.

Latenzen für Marsmissionen reduzieren

Der Spaceborne Computer soll auch die Grenzen der Kommunikation im Weltraum ausloten, um Lücken zu schließen, die aufgrund von Latenzen entstehen. Vor allem für Missionen zum Mars und darüber hinaus wird eine zuverlässige Kommunikation von zentraler Bedeutung sein, gerade bei kritischen Ereignissen.

Keine zusätzliche Hardware benötigt

Der Spaceborne Computer basiert auf dem System HPE Apollo 40. Das System ist im Weltraum funktionsfähig, ohne dass zusätzliche Hardware zur Härtung erforderlich ist. Diese fügt nämlich immer auch Gewicht hinzu, das so weit wie möglich vermieden werden muss. Stattdessen wird ein rein Software-basiertes „Härtungsverfahren“ verwendet, bei dem externe Parameter Einfluss auf den Betriebsmodus haben, etwa indem der Betrieb eingeschränkt wird, wenn die Strahlenwerte zu hoch sind.