Was passiert, wenn eine Roboter-Raumsonde Millionen von Meilen vom nächsten Raumfahrzeugingenieur entfernt zusammenbricht? Wenn ein Softwarefehler vorliegt, können Ingenieure das Problem manchmal durch Hochladen neuer Befehle beheben. Was ist jedoch, wenn die Computerhardware ausfällt? Wenn die Hardware etwas Kritisches wie die Triebwerke oder das Kommunikationssystem steuert, kann die Missionskontrolle nicht viel bewirken. Die Mission kann verloren gehen. Manchmal können ausgefallene Satelliten aus der Umlaufbahn geborgen werden, aber da es keinen interplanetaren Abschleppdienst für Missionen zum Mars gibt. Kann etwas für beschädigte Computersysteme weit weg von zu Hause getan werden? Die Antwort könnte in einem Projekt namens „Skalierbare selbstkonfigurierbare Architektur für wiederverwendbare Raumfahrtsysteme“ liegen. Aber keine Sorge, Maschinen werden sich nicht selbst bewusst, sie lernen nur, wie sie sich selbst reparieren können ...
Wenn Raumschiffe auf dem Weg zu ihren Zielen versagen, können Missionscontroller oft nicht viel tun. Wenn sie sich in unserer Reichweite befinden (d. H. Satelliten in der Erdumlaufbahn), besteht natürlich die Möglichkeit, dass sie von Space-Shuttle-Besatzungen aufgenommen oder in der Umlaufbahn fixiert werden können. Im Jahr 1984 wurden beispielsweise zwei fehlerhafte Satelliten von Discovery auf der Mission STS-51A aufgenommen (oben abgebildet). Beide Kommunikationssatelliten hatten fehlerhafte Motoren und konnten ihre Umlaufbahnen nicht aufrechterhalten. 1993 führte Space Shuttle Endeavour (STS-61) einen Orbitalspiegelwechsel am Hubble-Weltraumteleskop durch. (Natürlich gibt es immer die Möglichkeit, dass auch streng geheime tote Spionagesatelliten abgeschossen werden können.)
Obwohl beide oben genannten Beispiele für Abruf- / Reparaturmissionen höchstwahrscheinlich einen mechanischen Fehler betrafen, hätte dies auch bei einem Ausfall der Bordcomputersysteme der Fall sein können (wenn sich die Kosten einer teuren bemannten Reparaturmission gelohnt hätten). Aber was ist, wenn eine der Robotermissionen außerhalb der Erdumlaufbahn eine frustrierende Hardwarefehlfunktion aufweist? Es muss auch kein großer Fehler sein (wenn es auf der Erde passiert ist, könnte das Problem wahrscheinlich schnell behoben werden), aber im Weltraum ohne anwesenden Ingenieur könnte dieser kleine Fehler das Schicksal der Mission bedeuten.
Was ist die Antwort? Erstellen Sie einen Computer, der sich selbst reparieren kann. Es könnte wie das klingen Terminator 2 Handlung, aber Forscher an der Universität von Arizona untersuchen diese Möglichkeit. Die NASA finanziert die Arbeit und das Jet Propulsion Laboratory nimmt sie ernst.
Ali Akoglu (Assistenzprofessor für Computertechnik) und sein Team entwickeln ein hybrides Hardware- / Softwaresystem, das von Computern verwendet werden kann, um sich selbst zu heilen. Die Forscher verwenden Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), um Selbstheilungsprozesse auf Chipebene zu erzeugen.
FPGAs verwenden eine Kombination aus Hardware und Software. Da einige Hardwarefunktionen auf Chipebene ausgeführt werden, fungiert die Software als FPGA- „Firmware“. Firmware ist ein gängiger Computerbegriff, bei dem bestimmte Softwarebefehle in ein Hardwaregerät eingebettet sind. Obwohl der Mikroprozessor die Firmware wie jede normale Software verarbeitet, ist dieser spezielle Befehl für diesen Prozessor spezifisch. In dieser Hinsicht ahmt die Firmware Hardwareprozesse nach. Hier kommt Akoglus Forschung ins Spiel.
Die Forscher befinden sich in der zweiten Phase des Projekts "Skalierbare selbstkonfigurierbare Architektur für wiederverwendbare Raumfahrtsysteme (SCARS)" und haben fünf drahtlose Netzwerkeinheiten eingerichtet, die problemlos fünf kooperierende Rover auf dem Mars darstellen könnten. Wenn eine Hardwarefehlfunktion auftritt, behandeln die vernetzten „Buddies“ das Problem auf zwei Ebenen. Zunächst versucht die gestörte Einheit, den Fehler auf Knotenebene zu beheben. Durch die Neukonfiguration der Firmware konfiguriert das Gerät die Schaltung effektiv neu und umgeht den Fehler. Wenn dies nicht erfolgreich ist, führen die Freunde der Einheit eine Sicherungsoperation durch und programmieren sich neu, um die defekten Einheitenoperationen sowie ihre eigenen auszuführen. Im ersten Fall wird Intelligenz auf Einheitenebene verwendet. Sollte dies jedoch fehlschlagen, wird Intelligenz auf Netzwerkebene verwendet. Alle Operationen werden automatisch ausgeführt, es gibt keinen menschlichen Eingriff
Dies ist eine faszinierende Forschung mit weitreichenden Vorteilen. Wenn sich Computer auf große Entfernung selbst heilen könnten, würden Millionen von Dollar eingespart. Auch die Langlebigkeit von Weltraummissionen kann verlängert werden. Diese Forschung wäre auch für zukünftige bemannte Missionen wertvoll. Obwohl die meisten Computerprobleme von Astronauten behoben werden können, treten kritische Systemfehler auf. Die Verwendung eines Systems wie SCARS kann eine lebensrettende Sicherung durchführen, während die Ursache des Problems gefunden wird.
Quelle: UA News
