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New Horizons Computerchips müssen strahlungsresistent sein.
New Horizons Computerchips müssen strahlungsresistent sein. (Bild: Nasa)

Redundante Systeme zur Erhöhung der Redundanz

New Horizons hat zwei vollständige, redundante Computersysteme mit je zwei solchen CPUs. Eine ist für Kommando- und Datenverarbeitung zuständig, die andere für die Navigation und Steuerung, die auch die zur Orientierung nötigen Daten von den Startrackern verarbeitet.

Zwischen beiden Systemen und den Instrumenten an Bord gibt es zahlreiche Querverbindungen. Der Kommando- und Steuerprozessor kann zum Beispiel auch auf die Instrumente zur Navigation zugreifen, und es können auch zwei Prozessoren der beiden Computersysteme zusammenarbeiten, wenn in beiden Systemen je ein Prozessor ausgefallen ist.

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Diese Querverbindungen erlauben es den Ingenieuren, später auf Fehler in einzelnen Komponenten so flexibel zu reagieren, dass ihre Lösungen denen eines Geordi La Forge oder Scotty in nichts nachstehen. Abgesehen von robuster und redundanter Hardware sollte natürlich auch sichergestellt sein, dass Fehler auf der Systemebene erkannt und abgefangen werden. Neben diversen Prüfbits zur Fehlererkennung und -korrektur gehört dazu auch ein Watchdog Timer. Das ist eine Art digitaler Totmannknopf. Es ist ein Gerät, das über eine Schnittstelle mit dem Computer verbunden oder direkt in den Chip integriert wird. Das Betriebssystem des Computers muss in regelmäßigen Abständen ein Signal an den Watchdog schicken.

Passiert das nicht, schaltet der Watchdog das System ab und lässt es neu starten. Watchdog geht davon aus, dass etwas Ernsthaftes schiefgegangen sein muss, wenn das System das Signal nicht mehr pünktlich schicken kann.

Die genauen Anforderungen an die Hardware variieren dabei auch je nach Zweck. Für den Hauptprozessor und dessen Arbeitsspeicher gelten viel höhere Anforderungen an Fehlerfreiheit als beispielsweise für einen reinen Datenspeicher. Dementsprechend findet man in den Katalogen der Hersteller (PDF) auch verschiedene Abstufungen von Strahlungsresistenz.

Natürlich sind die Daten von wissenschaftlichen Instrumenten wichtig, aber ein falsches Bit kann zumindest nicht dazu führen, dass die ganze Sonde verloren geht. Trotzdem ist der Datenspeicher von New Horizons doppelt ausgelegt (je 64 Gigabit), denn es gab nie mehr als eine Chance die Daten aufzunehmen, so dass ein Verlust der Daten dem Scheitern der Mission gleichkommen würde. Wie man an den Bildern und den wissenschaftlichen Daten vom Pluto-Flyby sieht, hat das alles aber bisher ganz hervorragend funktioniert.

 Hardware im Weltall: Unendliche Weiten voller Strahlung

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plutoniumsulfat 10. Nov 2015

Stimmt, da hast du natürlich recht ;) Wusste nicht, dass die Verunreinigung so groß sein...

Keep The Focus 09. Nov 2015

also für mich ist Mirkosystemtechnik jetzt auch nichts, mit was ich mich spezifisch...



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