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Weltraumelektronik : Ein Knirps im All

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Sie experimentieren dabei mit zwei Prozessortypen. Denn im Ops-Sat wird sozusagen ein verlässlicher 1-PS-Ackergaul mit einem hochgezüchteten Rennpferd gemeinsam vor ein und denselben Karren gespannt – in der Hoffnung, mit beiden das zu erreichen, was einer allein bisher nicht schaffte. Der Ackergaul ist dabei ein Hauptprozessor im herkömmlichen Satelliten-Standard, der technologisch gesehen aus den achtziger Jahren stammt. Er arbeitet entsprechend langsam, aber auch unter Weltraumbedingungen sehr zuverlässig. Mit diesem Bauteil wird die Kommunikationsverbindung zur Bodenstation garantiert, die an Bord befindliche Hardware kontrolliert und sichergestellt, dass der Satellit immer das tut, was er soll, und zur Erde guckt. Im Ops-Sat kommt eine weitere Aufgabe hinzu: die Überwachung der experimentellen Dienste, die auf den anfälligeren vier Hochleistungsprozessoren laufen.

Schalte den Rechner aus und wieder ein

Denn anstatt sich auf einen einzigen Hochleistungsprozessor zu verlassen, haben die Ingenieure auf Ops-Sat gleich vier zusätzliche Power-Prozessoren des Typs ARM untergebracht. Diese sind eigentlich nur für den terrestrischen Gebrauch spezifiziert, entsprechend empfindlich gegen kosmische Strahlung und mithin nicht raumtauglich. Läuft irgendetwas schief, kommt es zur Überlastung oder fällt einer der Prozessoren aus – was zu erwarten ist –, erkennt das altmodische, aber weltraumerprobte System das Problem, schaltet die Hochleistungsprozessoren komplett ab und startet sie nach einem Basis-Check neu. Auf diese Weise nutzt Ops-Sat die Leistungsstärke seiner modernen Chips bei gleichzeitiger Minderung des Risikos eines Totalausfalls.

In gewisser Weise herrscht also Arbeitsteilung: Während die uralte Standard-Technologie einen Teil der Infrastruktur des Satelliten am Laufen hält, passieren im anderen Teil die spannenden, experimentellen Dinge. Denn dort sitzen neben den erwähnten Hochleistungsprozessoren verschiedene neue Kommunikationselemente, aber auch eine Kamera, ein GPS-Modul und ein Star Tracker. Bei Letzterem handelt es sich um einen Satz fest mit dem Satelliten verbundener Sensoren, im Prinzip Digitalkameras mit Weitwinkelobjektiven. Sie beobachten ununterbrochen den Sternenhimmel, während der Bordcomputer die geometrische Anordnung der gesichteten Sterne mit der in einer elektronischen Sternkarte vergleicht und daraus Position und Ausrichtung des Satelliten im Raum errechnet. Anhand dieser Information können die Flugparameter mittels der Lagekontrolldüsen korrigiert werden.

In den Weltraum kommt bisher keine Software von der Stange

Die Tests, die Ops-Sat mit alldem durchführen soll, lassen sich nicht simulieren. „Man kann die Vorteile, die wir mit unserer Software auf der Erde errungen haben, nicht auf den Weltraum übertragen“, sagt Evans. Was auf der Erde funktioniert, klappt noch lange nicht im All. Software, die im Weltraum laufen soll, ist speziell dafür geschrieben. So sind etwa Aufgaben, die hohe Rechenleistungen erfordern, dort oben nicht so ohne weiteres zu bewerkstelligen. Kreist der Computer einmal im Orbit, bereitet schon der Austausch einer Software-Komponente dem Bedienpersonal Kopfschmerzen.

Die Ops-Sat-Mission soll daher mit bewusst eingegangenem Risiko experimentell zeigen, wie bessere, leistungsstärkere Prozessoren auch im Weltall verfügbar gemacht werden können. „Ich träume davon, mit einem Satelliten so umgehen und so viele Dinge machen zu können wie mit einem Smartphone“, sagt David Evans. Diesen Traum träumen auch viele im Raumfahrtbereich tätige Software-Entwickler und fiebern dem Launch des kleinen Satelliten entgegen – auch wenn sie wissen, dass sich ihre Ziele dabei als noch ein Stück ferner und die kosmischen Widrigkeiten als noch schwieriger erweisen könnten, als das heute abzuschätzen ist. Andererseits dürften von den raumfahrtelektronischen und -informatischen Erkenntnissen der Mission auch künftige Raumsonden profitieren und zum Beispiel Cheops’ Nachfahren tiefere Einblicke in ferne Planetensysteme gewähren, als es heute möglich ist.

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