Hochleistungsrechner für den Weltraum

Dafür erfassen Sensoren eine Flut von Daten, die in Echtzeit verarbeitet werden müssen. Forscher vom Fraunhofer-Institut FOKUS haben für diesen Zweck einen Bordrechner für Raumfahrzeuge entwickelt. Das System ist auf der embedded world 2013, die vom 26. bis 28.02. in Nürnberg stattfindet, zu sehen.

Damit ein Raumfahrzeug »sehen« kann und nicht vom Kurs abkommt, müssen Sensoren eine Vielzahl von Daten erfassen, die von einem Bordrechner verarbeitet werden. Dieser muss nicht nur besonders leistungsfähig sein sondern auch den erschwerten Bedingungen im Weltraum standhalten.

Im Projekt MUSE (Multicore-Architektur zur Sensorbasierten Positionsverfolgung im Weltraum) haben die Fraunhofer-Forscher einen Bordrechner entwickelt, der mit modernen Multicore-Prozessoren eine äußerst hohe Rechenleistung schafft und damit die Positionierung und Steuerung von Raumfahrzeugen verbessert. Außerdem entwickelten sie effiziente Fehlertoleranzmechanismen, die sporadische Datenverfälschungen, wie sie durch die Weltraumstrahlung auftreten können, erkennen und beheben. Der Bordrechner hat darüber hinaus nur minimale Anforderungen an Stromversorgung, Gewicht, Platz und Kühlung.

Das System basiert auf dem Multicore-Prozessor P4080 des Herstellers Freescale, der hoch integriert und besonders robust ist. Die acht Kerne des P4080 werden dabei nicht nur zur Maximierung der Rechenleistung sondern auch zur Implementierung leistungsfähiger Fehlertoleranzmechanismen genutzt. Speziell für Multicore-Architekturen haben die Fraunhofer-Forscher komplexe Algorithmen zur Positionserkennung entwickelt, mit deren Hilfe kritische Berechnungen redundant auf verschiedenen Prozessorkernen durchgeführt und die Ergebnisse sicher verglichen werden können.

Auf der embedded world zeigen die Forscher von Fraunhofer FOKUS, wie der MUSE-Rechner einen Abgleich zwischen den von einer Kamera aufgenommenen 2-D-Daten einer Mondoberfläche und einem vorher gespeicherten Landepunkt durchführt. Aufgrund der modularen Struktur der MUSE-Hardware kann das System problemlos auch als Grundlage für andere anspruchsvolle Steuerungsaufgaben verwendet werden.