Raumfahrt Mit mehr Rechenleistung und niedrigerem Energieverbrauch ins All

Redakteur: Sebastian Gerstl

Die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) plant, in zukünftigen Weltraummissionen von Ein- auf Mehrprozessorsysteme umzusteigen. Nun gab die embedded brains GmbH die Eintwicklung einer Multicore-Fähigkeit des in vielen Raumfahrtprojekten eingesetzten Open-Source Echtzeitbetriebssystems RTEMS bekannt.

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Galileo GIOVE-A Navigationssatellit: Raumfahrtprojekte der ESA sollen künftig mit Mehrprozessorsystemen ausgestattet werden. Hierzu ist eine entsprechende Aktualisierung des eingesetzten Embedded OS RTEMS nötig.
Galileo GIOVE-A Navigationssatellit: Raumfahrtprojekte der ESA sollen künftig mit Mehrprozessorsystemen ausgestattet werden. Hierzu ist eine entsprechende Aktualisierung des eingesetzten Embedded OS RTEMS nötig.
(Bild: ESA–Pierre Carril, 2015)

Die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) entwarf schon vor über zehn Jahren eine Strategie, um Mehrprozessorsysteme für zukünftige Raumfahrtmissionen zu entwickeln.Bislang kamen aus Gründen der Berechenbarkeit vorwiegend Einprozessorsysteme zum Einsatz.

Doch deren Einsatzmöglichkeiten stoßen an ihre Grenzen: Durch die extremen Umweltbedingungen im Weltraum ist die Strukturbreite bei Elektronikkomponenten nicht beliebig minimierbar, da man ansonsten mit einer hohen Fehlerrate durch Strahlung rechnen müsste. Die maximale Prozessorfrequenz ist durch die kleinste Strukturbreite limitiert, dadurch ist mit der heutigen Fertigungstechnik hier fast schon das Ende der Fahnenstange erreicht.

Um mehr Rechenleistung zu erhalten, ist somit der Weg über die Prozessorfrequenz versperrt. Deshalb liegt es nahe, auf Mehrprozessorsysteme zu setzen, die insbesondere Vorteile beim Energieverbrauch bieten. Das Echtzeitbetriebssystem RTEMS kann hier eine zentrale Rolle spielen, da es sehr effizient sowohl unter einem Hypervisor als auch direkt auf dem Mehrprozessorsystem lauffähig ist.

RTEMS wird bereits seit fast zwanzig Jahren im Raumfahrtbereich auf Einprozessorsystemen (SPARC LEON) eingesetzt, beispielsweise in der Electra UHF Antenne des Mars Reconnaissance Orbiter und in den Galileo GIOVE-A und Herschel-Planck Satelliten. Die Mehrprozessorfähigkeit (SMP) von RTEMS wurde maßgeblich von der Puchheimer embedded brains GmbH, die auf maßgeschneiderte Soft- und Hardwareentwicklung für leistungsstarke Single- und Multicore-Systeme spezialisiert ist, im Auftrag der ESA und Industriepartnern entwickelt. Eine Zertifizierung für den Raumfahrtbereich nach europäischen Standards wird angestrebt.

Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite des Entwicklers: www.embedded-brains.de.

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