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HPE arbeitet mit dem Projekt »Spaceborne Computer« zusammen mit der NASA daran, nur mittels Software gehärtete, handelsübliche Standard-Server in der Raumfahrt einzusetzen. Der erste Spaceborne-Computer kehrte 2019 von der ISS zur Erde zurück. Der zweite befindet sich derzeit auf der ISS. Mit an Bord sind SSDs von Kioxia.
Mit dem »Spacebourne Computer-2« setzt HPE seine langjährige Zusammenarbeit mit der NASA bei er Erprobung und Nutzung von Standard-IT bei der Raumfahrt fort. Der Hersteller sieht die Kooperation vor allem als Vorzeigeprojekt für extremes Edge-Computing. Alle Schwierigkeiten, die Firmen beim Edge-Computing auf der Erde haben, hat die NASA im Weltraum ebenfalls – nur in noch größerer Intensität. Und ein paar zusätzliche Herausforderungen gibt es auch. Damit ist das Projekt vergleichbar mit den Formel-1-Aktivitäten von Auto-Herstellern, die sie ja auch nutzen, um aus dem Extremfall Lehren für den Alltag zu ziehen.
Beim Computing im Weltall geht es zunächst darum, die Komponenten erst einmal zum Einsatzort – in dem Fall die ISS – zu bekommen. Dazu müssen sie die Belastungen eines Raketenstarts aushalten. Anschließend müssen sie auch unter Weltraumbedingungen – unter anderem also in der Schwerelosigkeit und dem Einfluss starker kosmischer Strahlung – fehlerfrei funktionieren.
An Bord der ISS soll der Spaceborne 2 die anwesenden Forscher vor allem bei Analysen bei für ihre Forschungsaufgaben unterstützen. Denn die Datenübertragung von der Raumstation zur Erde ist trotz erheblicher Anstrengungen in der jüngeren Vergangenheit für anspruchsvolle Aufgaben immer noch überschaubar. Erst seit Januar 2021 sind dank einer neuen Antenne etwa zwischen dem europäischen ISS-Modul Columbus und dem Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen Datenübertragungsraten von 50 Mbit/s möglich.
Da das Projekt Sapcebourne-2 aber auch als Vorbereitung auf bemannte Raumfahrt zum Mond, Mars und darüber hinausgedacht ist, soll grundsätzlich eine zuverlässige Datenverarbeitung auch ohne Breitbandkommunikation zum Kontrollzentrum möglich sein. Erprobt wurden zum Beispiel schon die Analyse medizinischer Bilddaten und DNA-Sequenzierung, um den Gesundheitszustand der Astronauten zu überwachen, Steuerung von 3D-Druck sowie Bildanalysen zur Erdbeobachtung mit der Spezialsoftware ENVI. Damit wurde das von HPE ausgegebene Ziel erreicht, mit Spacebourne-2 mehr Leistung und KI-Fähigkeiten bereitzustellen.
NASA setzt ausschließlich auf SSDs
Der Spaceborne-2 basiert auf dem »HPE Edgeline Converged EL4000 Edge System« in Kombination mit dem Server »HPE ProLiant DL360«. Trotz der theoretisch höheren Anfälligkeit für Strahlung setzt die NASA ausschließlich auf SSDs und nutzt keine HDDs mit mechanischen Bauteilen mehr.
Offenbar hat sich das bewährt. Denn jetzt, zwei Jahre nach dem Transport von Spacebourne-2 zur ISS wurde das Geheimnis enthüllt, von wem die flash-basierenden SSDs stammen. Zum Einsatz kommen SSDs von Kioxia (RM Series Value SAS und XG Series NVMe SSDs). »Diese Flash-basierten SSDs sind besser geeignet als herkömmliche Festplattenspeicher, um den Anforderungen an Leistung, Leistung und Zuverlässigkeit des Weltraums standzuhalten, da sie keine beweglichen Teile haben, weniger anfällig für elektromagnetische Wellen sind und eine schnellere Leistung bieten«, teilt Kioxia jetzt mit.
Die Raumfahrt benötigt aber nicht nur SSD-Modelle, die gegen Strahlung geschützt sind. Auch eine hohe Bandbreite an Temperaturen – je nach Sonneneinstrahlung von sehr hoch bis sehr niedrig müssen sie aushalten. Gegen die unvermeidbaren Schocks und Vibrationen sind SSDs sowieso resistenter als HDDs. Daneben spielt auch die Energieeffizienz eine wichtige Rolle. Schließlich ist Energie an Bord einer Raumstation eine besonders begrenzte Ressource. Und auch die Anspruch an die Zuverlässigkeit sind besonders hoch. Schließlich lassen sich im Weltall defekte Komponenten nicht ohne weiters austauschen oder reparieren. Deshalb haben die eingesetzten SSDs speziellen Fehlertoleranzmechanismen eingesetzt, die dazu beitragen, dass sie auch bei unvorhergesehenen Ereignissen zuverlässig funktionieren.
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