Software: Nasa setzt verstärkt auf Open Source

Open Source ist für den Erfolg der Weltallmissionen der Nasa enorm wichtig. Auf der Konferenz Fosdem 2023 wurde darüber gesprochen.

Artikel veröffentlicht am 17. Februar 2023, 14:03 Uhr, Patrick Klapetz

1969: Entwicklerin Margaret Hamilton steht neben einem Stapel von von Computer-Quellcode zur Apollo-Mission. (Bild: Nasa, Courtesy MIT Museum)

Mit der Open-Source-Wissenschaftsinitiative hat die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa ihre fünfjährige Mission TOPS (Transform to Open Science, auf Deutsch: Umstellung auf Open Science) gestartet. Dieses 40 Millionen US-Dollar umfassende Vorhaben soll zu einer beschleunigten Einführung von Open-Science-Praktiken führen. Entsprechend haben die Nasa sowie alle anderen großen US-Bundesbehörden und das Weiße Haus 2023 zum Jahr der offenen Wissenschaft erklärt.

Für die Raumfahrt- und andere wissenschaftliche Behörden sind Open-Source-Codes enorm wichtig. Als im Jahr 2019 das erste Bild eines Schwarzen Lochs aus Daten des Event Horizon Telescope erstellt wurde, äußerte sich Katie Bouman, die die Entwicklung des Bildgebungsalgorithmus leitete, ausdrücklich dazu: "Wir sind allen Open-Source-Mitwirkenden, die unsere Arbeit möglich gemacht haben, zutiefst dankbar."

Steve Crawford, Science Data Officer der Nasa, sprach in einer Keynote auf der Fosdem 2023, einer zweitägigen Konferenz zum Thema freie Software, über die Herausforderungen und Errungenschaften der Nasa bei der Verwendung von Open-Source-Software. Bereits 1958 hielt die Behörde im nationalen Luft- und Raumfahrtgesetz (National Aeronautics and Space Act) fest, "für die weitestmögliche und angemessene Verbreitung von Informationen über ihre Aktivitäten und deren Ergebnisse sorgen" zu wollen.

Marsmission nur mit Open Source

Als positives Beispiel für die Verwendung von Open-Souce-Programmen und die Freigabe von Nasa-Software nannte Crawford die Mission Mars 2020. Der Mini-Hubschrauber Ingenuity, der mehrere Flüge auf dem Mars absolvierte und Fotos schoss, verwendete ein quelloffenes Flugsteuerungs-Framework, F Prime. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa veröffentlichte es im Jahr 2017 unter der Apache-2.0-Lizenz. Die Behörde gab dabei nicht nur das Flugsteuerungs-Framework frei, sie bediente sich auch frei zugänglichen Codes.

Ein weiteres Beispiel ist das Weltraumteleskop James Webb. Seine Kalibrierungssoftware wird offen auf Github entwickelt, damit Wissenschaftler ihre Projekte testen können. Die Softwarebibliothek wurde in Python entwickelt und nutzt Astropy, das gängige Aufgaben in der Astronomie wie die Konvertierung zwischen verschiedenen Koordinatensystemen und das Lesen und Schreiben von Dateien mit astronomischen Daten übernimmt.

Open Source ist nicht gleich "open"

Das sind nur ein paar Beispiele. Es gibt aber auch einige Herausforderungen. "Beamte können nichts veröffentlichen, was urheberrechtlich geschützt ist", sagte Crawford. Zwar greift das Urheberrecht in den USA nicht, wenn ein Beamter oder Angestellter der US-Regierung einen Code während der Arbeitszeit erstellt - dann muss dieser der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Aber viele Nasa-Mitarbeiter arbeiteten an Open-Source-Projekten "nicht in ihrer offiziellen Funktion als Nasa-Mitarbeiter", sagte Crawford. Dafür schuf die Nasa im Jahr 2003 eine Lizenz, mit der Beamte Software freigeben können. Das Nasa Open Source Agreement hat aber ein weiteres Problem: Die Free Software Foundation betrachtet sie nicht als Lizenz für freie Software, da sie keine Änderungen am Code zulässt, die von freien Softwareprojekten Dritter stammen.

Bei der Nasa gibt es jedoch einige Initiativen, die diese Herausforderungen hinter sich lassen sollen. Mit der Open Source Science Initiative (OSSI) der Nasa sollen Forscher dabei unterstützt werden, Open-Science-Prinzipien in den gesamten Forschungsablauf zu integrieren.

"Veröffentlichungen sollten ohne Embargofrist offen zugänglich gemacht werden, einschließlich Forschungsdaten und Software. Daten sollten unter einer Creative-Commons-Zero-Lizenz veröffentlicht werden und Software unter einer weitverbreiteten freien Lizenz wie Apache, BSD oder MIT. Die neue Strategie ermutigt auch zur Verwendung von und zum Beitragen zu Open-Source-Software", erklärte Crawford während seines Vortrags. Mit dieser Strategie konnte die Finanzierung von externen Open-Source-Projekten bereits verbessert werden.

Im Zeitraum 2021-2022 wählte die Nasa 16 Vorschläge zur finanziellen Unterstützung von 22 verschiedenen Open-Source-Projekten aus. Dazu gehörten die Python-Projekte Numpy (verwendet von Astropy), Pandas und Scikit-Learn sowie die Programmiersprache Julia. Weitere sollen in den nächsten Jahren folgen.