O supercomputador espacial HPE Spaceborne-2 será entregue à ISS

O espaço atrai não apenas cientistas, mas também empresas de tecnologia da informação. A própria ideia de colocar o poder da computação no espaço sideral tem uma série de vantagens exclusivas. Um dos pioneiros nesta área pode ser considerado HPE, que em 2017 enviou o sistema HPE Spaceborne para a ISS. A HPE anuncia hoje a transição de uma fase de teste para uma fase comercial e apresenta a segunda geração da plataforma, Spaceborne-2.

Como regra, a eletrônica espacial tem uma série de recursos específicos associados às condições de operação. Em primeiro lugar, deve ser resistente a altos níveis de radiação e, em segundo lugar, deve consumir o mínimo de energia possível. Esses eletrônicos são muito caros, e o poder da computação não brilha, portanto, a decisão da HPE de adaptar as plataformas de computação clássicas às condições prevalecentes na ISS parece bastante lógica. Além disso, experimentos científicos são constantemente realizados na ISS, o que não atrapalharia a obtenção de teraflops extras.

HPE Spaceborne-2

A primeira variante do Spaceborne já era superior em desempenho a qualquer coisa que já esteve em órbita. Esse supercomputador espacial consistia em dois servidores HPE Apollo 40 conectados por uma rede InfiniBand de 56 Gbps, mas, mais importante, cada nó de computação continha quatro aceleradores NVIDIA Tesla P100. Isso tornou possível trazer a potência do Spaceborne para 1 teraflops – modesto para os padrões do solo, mas um recorde para o espaço.

A primeira geração do HPE Spaceborne não era usada para fins científicos ou para controlar os subsistemas da ISS, sua tarefa era provar a possibilidade de funcionamento normal do equipamento servidor em uma estação espacial. O experimento terminou com sucesso e hoje a HPE está pronta para apresentar uma nova geração de “supercomputadores espaciais” – o Spaceborne-2.

Ele será baseado na plataforma de computação de borda convergente HPE Edgeline EL4000 e os servidores HPE ProLiant DL360 de última geração com dois processadores Intel Xeon Cascade Lake e aceleradores NVIDIA T4 serão usados ​​como os nós de computação principais. Espera-se que o desempenho do Spaceborne-2 vá pelo menos dobrar seu antecessor, mas o mais importante, este não é mais um experimento e o novo supercomputador espacial trará benefícios reais.

Haverá dois racks com EL4000 e DL360, e ambos monitorarão a condição de si próprios e do vizinho. Todos os dados são duplicados entre os racks e os SSDs serão combinados em software e hardware em matrizes RAID. Apesar do fato de que os SSDs são menos resistentes à radiação espacial (no Spaceborne-1 de 20 discos 9 “morreram” durante a operação), eles têm uma vantagem na velocidade de operação. Além disso, alguns componentes sobressalentes do servidor estarão disponíveis na própria estação para que possam ser substituídos rapidamente.

Os servidores usarão uma rede de 10 GbE para se comunicarem. Os sistemas serão alimentados por duas linhas independentes, que serão conectadas a painéis solares e baterias. A regulação dinâmica gradual do nível de consumo de energia é fornecida. O resfriamento nos novos sistemas é híbrido – o trocador de calor no rack é conectado diretamente ao circuito de resfriamento de água ISS.

HPE Edgeline EL4000: nós de computação parcialmente estendidos visíveis à esquerda

A ISS é uma estação de meia-idade, os primeiros módulos foram lançados em órbita em 1998, mas durante todo esse tempo ela foi constantemente modernizada levando em consideração as novas necessidades científicas. Durante esse tempo, como sabemos, a computação deu um grande salto em frente, mas até agora seus recursos eram inacessíveis para os cientistas que trabalhavam na ISS e precisavam de um poder de computação cada vez mais sério. A estação foi invadida por inúmeros instrumentos e sensores, a quantidade de dados recebidos aumentou, mas mesmo para processamento primário eles ainda tiveram que ser transmitidos para a Terra, o que afetou negativamente o tempo de pesquisa.

O surgimento do Spaceborne-2 resolverá este problema: com uma capacidade de mais de 2 teraflops, será possível realizar pelo menos o processamento de dados primários no menor tempo possível, e em alguns casos esta capacidade será suficiente para pesquisas sem usando poder de computação terrestre. Os casos de uso nomeados da HPE incluem rastrear o tráfego terrestre do espaço para identificar tendências, avaliar a poluição da atmosfera da Terra e rastrear o tráfego aéreo e espacial, também em tempo real.

O Spaceborne-2 também terá um papel importante na garantia da saúde dos astronautas que trabalham na estação: a capacidade da nova plataforma será suficiente para o monitoramento constante de seus indicadores de saúde, inclusive os complexos – raios-X e ultrassonografias. Isso possibilitará fazer um diagnóstico no menor tempo possível e, com isso, minimizar os danos de uma possível doença e, talvez, salvar a vida de um astronauta doente.

HPE ProLiant DL360 (10ª geração)

O novo “supercomputador espacial” HPE será capaz de trabalhar não apenas sozinho, mas também como uma plataforma periférica – o Microsoft Azure Space fornecerá comunicação bidirecional entre o Spaceborne-2 e complexos de computação terrestre, o que permitirá que os cientistas o utilizem em todo o mundo. Os estudos nomeados pela Microsoft Research incluem modelagem e previsão de tempestades de poeira na Terra, o que ajudará a entender melhor processos semelhantes em Marte, estimando os custos de água para o cultivo de plantas em gravidade zero e estudando padrões de tempestades que levam a incêndios florestais em grande escala.

Mas a ISS ainda tem um para a humanidade, e as necessidades de poder de computação espacial claramente excedem sua capacidade de carga e passageiros. A HPE está desenvolvendo a plataforma SatFrame, que pode ser usada em satélites desabitados – o lançamento de tal satélite será significativamente mais barato do que um voo tripulado para a ISS, o que significa que mais empresas e organizações científicas poderão pagar um serviço baseado no espaço micro-data center periférico.

Atualmente, a data de lançamento do Spaceborne-2 já foi marcada para 20 de fevereiro. Se tudo correr conforme o planejado, a 15ª expedição de carga Northrop Grumman entregará o novo “supercomputador espacial” à ISS. O navio Cygnus “SS. Katherine Johnson “. Presume-se que a operação do Spaceborne-2 durará pelo menos 2-3 anos. Os aplicativos já estão abertos para experimentos na nova plataforma de computação espacial. O tempo médio de espera para o lançamento de tarefas será de 1 a 2 semanas.