HPE hat HPE Spaceborne Computer-4 angekündigt, ein Rechenmodul für KI-Inferenz und die ersten HPC-Benchmarks auf dem Mond. Ausgestattet mit KIOXIA-SSDs, wird das Modul als Nutzlast an Bord des Astrolab-Rovers FLIP mitfliegen, der vom Lander Griffin-1 von Voyager Technologies in der Nähe des Mond-Südpols abgesetzt wird. Die Mission, deren Start für Ende 2026 geplant ist, ist Teil der NASA-Initiative „Commercial Lunar Payload Services“ (CLPS), die wissenschaftliche, explorative und technologische Nutzlasten von kommerziellen Anbietern zum Mond bringen soll.
Dr. Mark Fernandez von HPE, Hauptforscher des HPE Spaceborne Computer-2, hält ein Modell des HPE Spaceborne Computer-4 in der Hand. Das gesamte System ist in einem Aluminiumgehäuse mit den Abmessungen ca. 249 mm × 132 mm × 26 mm untergebracht.
HPE lud uns zu einer Pressekonferenz in die Astrolab-Einrichtung in Hawthorne, Kalifornien, ein. Im Rahmen der Veranstaltung fand eine einstündige Podiumsdiskussion mit Francisco Cordova, COO des ISS National Laboratory, Scott Wiest von HPE, Jaret Matthews, CEO von Astrolab, und Faraz Velani von KIOXIA statt. Im Anschluss an die Podiumsdiskussion folgte eine Führung durch die Einrichtung, einschließlich der zukünftigen Missionskontrolle (mit HP Omen-Systemen) und ihrer IT-Infrastruktur, die auf HPE Alletra Storage und HPE Private Cloud PC3000 basiert.
Wir bekamen außerdem eine Führung durch den Reinraum und konnten den FLIP-Rover, der zum Mond unterwegs ist, aus nächster Nähe betrachten. Wir erfuhren etwas über den Rover, seine Mission und wie HPEs Spaceborne Computer-4 die wissenschaftlichen Daten der FLIP-Instrumente vor Ort verarbeiten wird (was eine ziemlich ungewöhnliche Art ist, die Mondoberfläche zu beschreiben ).
Francisco Cordova, Faraz Velani, Scott Wiest und Jaret Matthews sitzen in einer von HPE-Manager Norm Follett moderierten Podiumsdiskussion neben einem Modell von FLIP.
Astrolabs FLIP-Rover
Der FLIP-Rover von Astrolab steht im Reinraum und wartet auf seinen Start Ende 2026. Das vertikale, flache Teil ist die Rückseite des Solarpanels, das sich in dieser Position entfalten wird, da FLIP am Südpol des Mondes arbeiten wird, wo die Sonne während des Mondtages immer am Horizont steht.
Beginnen wir mit FLIP, der Flex Lunar Innovation Platform. Es handelt sich um einen von Astrolab entwickelten Mondrover. Er ist mit verschiedenen wissenschaftlichen Instrumenten und natürlich dem HPE Spaceborne Computer-4 ausgestattet. Der Rover wird am Südpol des Mondes landen, um Forschungsergebnisse und Daten für eine mögliche Mondbasis zu liefern. Der Südpol ist von besonderem Interesse, da die dortigen Krater in ständiger Dunkelheit liegen und möglicherweise große Mengen an Wassereis enthalten – eine wertvolle Ressource für eine zukünftige Mondbasis.
Das auffälligste Merkmal von FLIP sind seine großen, von Venturi entwickelten Räder, die es ihm ermöglichen, den schwierigen Mondboden zu durchqueren. Ich konnte nicht bestätigen, ob sie von den klassischen Speichenrädern von Cadillac inspiriert wurden, habe aber da so eine Vermutung. FLIP dient der Evaluierung und Weiterentwicklung verschiedener Komponenten und Subsysteme für FLEX, den zukünftigen Rover von Astrolab, darunter vollwertige Batterien, Reifen, Avioniksysteme, Sensoren und Software.
HPE Spaceborne Computer-4: Software- und KI-Anwendungen
Bei den Software-Evaluierungen kommt HPE Spaceborne Computer-4 zum Einsatz. Ziel ist es, möglichst viele KI-Inferenz- und Verarbeitungsprozesse lokal (hier: Südpol des Mondes) durchzuführen. Der Software-Stack läuft in einem Container auf einem Linux-basierten Betriebssystem.
Zur Leistungsbewertung wird HPE High-Performance LINPACK (HPL) einsetzen, um die dauerhafte Leistung des Spaceborne Computer-4 unter eingeschränkten Bedingungen zu evaluieren, sowie High-Performance Conjugate Gradient (HPCG), um die Leistungsmerkmale unter Arbeitslasten zu bewerten, die Speicherzugriffe und Kommunikationsmuster stark beanspruchen. Diese Benchmarks tragen dazu bei, das Verhalten des Systems unter Mondbedingungen zu charakterisieren und liefern wertvolle technische Daten für zukünftige Missionen. Außerdem macht es einfach Spaß, einen Benchmark mit dem Standort „Mond“ einzureichen.
Es wird auch einige zentrale KI-Anwendungen geben, darunter ein LLM-RAG (Retrieval-Augmented Generation), das demonstriert, wie ein LLM missionsspezifische Informationen integrieren kann, um kontextbezogenere Erkenntnisse am Mondrand zu gewinnen (Lunar Edge wäre ein großartiger Bandname). Dies kann auch auf der Erde genutzt werden, um textreiche Missionsdokumente effizienter zu durchsuchen.
HPE ist nicht der einzige Anbieter, der das Modul nutzt. Die NASA führt dort ihr FLUID-Experiment (Federated Learning for Unbounded and Intelligent Decentralization) durch, ein KI-Neuronales Netz, das mit Daten von Erde, Mond und der Internationalen Raumstation trainiert wurde. Ziel ist die Demonstration der Koordination dreier separater KI-Modelle sowie eines optimierten LLM-Tests zur Suche und Interpretation von Borddokumenten. Deloittes Silent Shield, ein neues Intrusion-Detection-System, liefert prädiktive Cyberanalysen und Anomalieerkennung nahezu in Echtzeit.
Abgebildet sind einige der Instrumente von FLIP, darunter ein Scheinwerfer, eine Kameraanordnung, ein LiDAR-System und ein Bildprojektor. Ebenfalls zu sehen ist ein Aufnäher mit der amerikanischen Flagge, der im Rahmen des Apollo-Programms zum Mond mitflog.
HPE Spaceborne Computer-4 wird auch die Bildverarbeitung des LLM evaluieren. Diese Aufgabe dient der Analyse und Interpretation der Daten der zahlreichen Kameras des Rovers. Durch die lokale Bildverarbeitung kann das System Informationen identifizieren und interpretieren, ohne die zugrundeliegenden Bilddaten kontinuierlich zur Erde zu übertragen. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich FLIP am Südpol des Mondes befindet, wo die Datenübertragungsraten zur Erde sehr gering sind.
Die LiDAR-Daten werden auch für Kartierung, Navigation und Geländeanalyse verarbeitet. Insbesondere für die Navigation ist die LiDAR-Verarbeitung unerlässlich, damit sich der Rover sicher auf der Mondoberfläche bewegen kann. Da eine Hin- und Rückreise zum Mond bei Lichtgeschwindigkeit mindestens 2.6 Sekunden dauert und sich die Zeit durch die Bodenverarbeitung noch verlängert, ist eine Echtzeitsteuerung von FLIP unmöglich. Wie die Mars-Rover muss FLIP daher selbstständig navigieren.
HPE Spaceborne Computer-4: Hardware und die Herausforderungen des Weltraums
Faraz Velani von KIOXIA steht neben Dr. Mark Fernandez von HPE, der ein Modell des Spaceborne Computer-4 in der Hand hält. Das Modul enthält zwei 1-TB-SSDs vom Typ KIOXIA BG6. (Foto mit freundlicher Genehmigung von HPE).
Auf der Hardwareseite handelt es sich beim Spaceborne Computer-4 um ein speziell entwickeltes Rechenmodul, das an die besonderen Anforderungen eines Mondrovers wie Stromversorgung, Wärmeentwicklung und Formfaktor angepasst ist.
Der Rover wird mit 28 V Gleichstrom betrieben und verfügt nur über begrenzte Leistungsreserven. Spaceborne Computer-4 ist mit einer stromsparenden CPU und GPU eines nicht genannten Herstellers sowie einem Speicher von KIOXIA ausgestattet, einem langjährigen Partner der Spaceborne-Systeme. Der Speicher ist ein handelsübliches BG6-Modell aus KIOXIAs Client-Speicherlinie, das jedoch über eine Leistungsbegrenzungsfunktion verfügt, die den Verbrauch auf 5 W begrenzt. Diese Funktion ist offenbar schon seit vielen Jahren bei den meisten KIOXIA-Laufwerken verfügbar, doch niemand (und das ist keine Übertreibung) möchte die Leistung eines Laufwerks einschränken. Für diesen Anwendungsfall war sie jedoch perfekt geeignet.
Zur Wärmeableitung ist der Spaceborne Computer-4 in einem speziell angefertigten Aluminiumgehäuse untergebracht und in das Wärmemanagementsystem des Rovers integriert. Tatsächlich kann ein Teil der vom System erzeugten Wärme genutzt werden, um den restlichen Rover warm zu halten, insbesondere während der Mondnacht, wenn die Oberflächentemperaturen auf etwa -280 °C und in den schattigen Polarkratern sogar noch tiefer sinken. Das System ist lüfterlos, da es auf dem Mond keine Luft gibt. Das Gehäuse und seine Komponenten wurden optimal an die Bauform des Rovers angepasst und wiegen nur 2.6 kg.
Astrolab-CEO Jaret Matthews zeigt, wo FLIP am Südpol des Mondes eingesetzt werden soll. Die blau schattierten Bereiche sind Kraterbecken, die in ewiger Dunkelheit liegen und möglicherweise große Mengen an Wassereis enthalten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei Mondmissionen ist die Belastung durch kosmische Strahlung. Hier auf der Erde absorbiert unsere Atmosphäre den Großteil der kosmischen Strahlung und geladenen Teilchen der Sonne. Bitfehler, auch Single-Event Upsets (SEUs) genannt, kommen zwar vor, sind aber auf der Erde sehr selten. Auf dem Mond befindet sich FLIP praktisch im freien Weltraum, ohne Magnetfeld oder Atmosphäre, die die Bordelektronik schützen könnten. Ich fragte nach Hardware-Abschirmung und Weltraumtauglichkeit, und die Antwort war überraschenderweise, dass der Spaceborne Computer-4 (SC-4) – wenn überhaupt – nur sehr wenig davon aufweist. In Gesprächen mit HPE wurde mir die Weltraumtauglichkeit durch Software-basierte Schutzmaßnahmen erläutert. Es gibt zwei gespiegelte KIOXIA-Festplatten, aber darüber hinaus beruht die Ausfallsicherheit auf der Software, die sich selbst überprüft und gegenprüft. Dies kostet zwar einige CPU-Zyklen, aber die Gewährleistung der Zuverlässigkeit ist es letztendlich wert.
Fazit
HPEs Spaceborne Computer-2 an Bord der Internationalen Raumstation (Foto: NASA).
HPE Spaceborne Computer-4 ist das neueste System, das HPE speziell für den Einsatz im Weltraum entwickelt hat; Spaceborne Computer-2 leistet bereits seit Jahren wissenschaftliche Arbeit an Bord der Internationalen Raumstation. Bill Hewlett und David Packard waren sogar am Apollo-Programm beteiligt, und einige der ersten Produkte und Instrumente von HP wurden Ende der 1950er-Jahre auf den ersten US-Satelliten eingesetzt. Es wird spannend sein, diesen Einsatz zu verfolgen, und ich freue mich auf die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die FLIP und Spaceborne Computer-4 liefern werden. Wir sehen uns im All!
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