Computerwürfel als Feuermelder im All

Ein Satellit des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt beobachtet die Erde mit Hilfe von selbstheilenden Knotenrechnern

Großbrände und Löscharbeiten verschlingen Wälder und Gelder. Als schneller Feuermelder im Orbit beobachtet seit einem Monat der kleine Satellit BIRD heiße Bereiche der Erdoberfläche. Sein Rechnerhirn ist kostengünstig und robust, denn es korrigiert seine Fehler selbst.

Alle Jahre wieder – brennen gewaltige Waldflächen ab. Früherkennung von großen Feuern kann nur vom Weltraum aus geschehen. Zu diesem Zweck wurde vor gut einem Monat der erste, speziell dafür gebaute Satellit in den Orbit geschossen. Der Würfel des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR heißt BIRD (Bispectral Infrared Detection). Er hat eine Kantenlänge von rund 60 Zentimetern, zwei Solarsegel, wiegt lediglich 94 Kilo und ist vollgestopft mit neuesten elektronischen Komponenten. Sein Hirn, ein besonders verlässlich arbeitender Bordcomputer, wurde am Berliner Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST entworfen und gebaut.

Eine Herausforderung an Entwickler von Satelliten bestehe darin, dass es im Weltraum nicht windstill ist. Ständig prassle der Teilchenstrom des Sonnenwinds auf die Elektronik ein und könne sie außer Gefecht setzen. BIRD bestand seine Feuertaufe laut den FIRST-Wissenschaftlern bereits am 7. November, als der Ionenstrom der Sonne einmillionenmal höher war als im Mittel. Die dabei auftretenden Fehler erkannte BIRD angeblich selbstständig und korrigierte sie. „Dies war nur möglich, weil wir BIRD vier baugleiche Knotenrechner implantierten, die sich gegenseitig kontrollieren“, betonte sein Erbauer Sergio Montenegro von FIRST nicht ohne Stolz.

Einer der Knotenrechner sei der Arbeiter. Er übernehme die gesamte Steuerung des Satelliten und die Kommunikation mit der Erde. Ein weiterer sei der Aufpasser. Er überwache, ob der Arbeiter seinen Job fehlerfrei ausführt. Tue er es nicht, schalte der Aufpasser den Arbeiter ab und übernimmt dessen Aufgaben. Der alte Arbeiter analysiere, repariere und mache sich – falls er keinen dauerhaften Fehler findet – selbst zum Aufpasser. Das zweite Paar der Rechner ruhe in Reserve und werde erst dann aktiv, wenn das erste gemeinsam ausfällt. „Die einmalig sichere und selbstheilende Rechnerarchitektur bauten wir mit serienmäßigen Prozessoren und Komponenten“, sagte Montenegro. „Die sonst in der Raumfahrt verwendete Spezialelektronik kostet etwa das Tausendfache!“

BIRD sei aber nicht nur ein Feuermelder im All. Mit Augen, die für den sichtbaren Teil des Spektrums empfindlich seien, liefere er Bilder, die die Erdoberfläche dreidimensional darstellen. In zwei infraroten Bereichen werde deren unterschiedliche Bedeckung mit Städten, Feldern und Wäldern wiedergegeben.

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