Космический суперкомпьютер HPE Spaceborne-2 отправляется на МКС. Зачем он там понадобился?



    В космосе становится все больше техники, причем не космического мусора, а устройств, которые повышают качество жизни или предоставляют какие-то новые возможности. Ну, например, спутники Starlink, которые вскоре начнут обеспечивать интернетом жителей удаленных и труднодоступных регионов.

    Но спутники — это еще не все. На днях на космическую станцию отправляется HPE Spaceborne-2 — высокопроизводительный компьютер, приспособленный к специфическим условиям МКС. Компьютер отправляют на станцию не столько для экспериментов, сколько для реальной помощи космонавтам — на орбите проводится много экспериментов, для которых нужна высокопроизводительная вычислительная система.

    Кстати, первая версия системы тоже побывала в космосе. Это случилось в 2017 году — тогда компьютер был отправлен на МКС компанией Илона Маска SpaceX. Разработчики сделали вычислительную систему устойчивой к широкому спектру негативных внешних факторов, которых так много за пределами Земли.

    Первая модель базировалась на системах класса HPE Apollo 40 c высокоскоростной коммутационной сетью, в качестве программной платформы используется Linux. Также было разработано специальное ПО с учетом условий на орбите. Например, системное ПО управляло отладкой систем компьютера в режиме реального времени, учитывая возможные ошибки, вызванные внешними условиями. Компьютер охлаждался при помощи водяной системы. Для того, чтобы попасть на МКС, компьютеру пришлось пройти 146 сертификаций и испытаний на безопасность.

    При этом первая модель не выполняла научные расчеты, не использовалась она и на благо самой космической станции. Ее задачей было просто нормально функционировать в условиях орбитальной станции — нужно было доказать, что она надежна и не подведет астронавтов. Конфигурационно система состояла из двух серверов HPE Apollo 40, объединенных сетью InfiniBand со скоростью 56 Гбит/с. Каждый сервер включал 4 ускорителя NVIDIA Tesla P100, что дало возможность довести производительность системы до 1 Тфлопс.

    Ну окей, а что там со вторым поколением?



    Основой нового космического компьютера стала конвергентная платформа для периферийных вычислений HPE Edgeline EL4000. Вычислительные узлы — серверы HPE ProLiant DL360 последнего поколения с двумя процессорами Intel Xeon Cascade Lake и ускорителями NVIDIA T4. Производительность новой системы составит 2 Тфлопс.

    Планируется разместить две стойки с EL4000 и DL360. Все данные дублируются между стойками. SSD, используемые для хранения данных, аппаратно и программно объединены в RAID-массивы. Да, накопители менее устойчивы к условиям космической радиации, но они более быстрые. Кстати, у первой системы к концу эксплуатации из 20 дисков в рабочем состоянии осталось 11. У астронавтов будет запас SSD, так что накопители в случае выхода из строя можно будет быстро заменить.

    Оба модуля будут использовать для связи между собой сеть 10GbE. Питание выведено в две независимые линии, подключенные к солнечным батареям и аккумуляторам. Также предусмотрено ступенчатое динамическое регулирование уровня энергопотребления. Охлаждение уже не только водяное, а гибридное. Теплообменник в стойке подключается к водному контуру охлаждения МКС.


    Плюс ко всему, вычислительный блок будет использоваться уже для выполнения научных и прикладных задач. Это, например, первичная обработка данных в сжатые сроки — это позволит не ожидать результатов вычислений с Земли. Кроме того, планируется вести мониторинг наземного трафика из космоса с выявлением различных паттернов. Вести наблюдение МКС будет и за воздушным и космическим трафиком, включая режим реального времени.

    Кроме того, компьютер будет вести мониторинг здоровья астронавтов в режиме реального времени. Анализироваться будет все, включая рентгеновские снимки и сонограммы. Это дает возможность предотвратить заболевание еще до того, как оно разовьется на все 100%. Космическая система будет взаимодействовать с наземными вычислительными центрами.

    Если космический компьютер покажет себя хорошо, он сможет остаться на МКС на постоянной основе. Кроме того, сейчас разрабатывается и проект периферийного микро-ЦОД, который будет размещаться на специализированных спутниках-модулях.

    Систему отправят на МКС 20 февраля. Доставит ее на станцию 15-ая грузовая экспедиция Northrop Grumman. Срок эксплуатации системы — 2-3 года.

    Selectel
    IT-инфраструктура для бизнеса

    Комментарии 31

      +2

      Чем можно занять вычмощность — это отдельный вопрос. Но вот эволюция системы удивляет. Те они вместо специализированной серверной сборки взяли чуть не серийные железки, набили их SSD, расписали фичи серийной модели как плюсы (динамическое управление энергией то же)?


      Собственно, у меня один вопрос: кушают два таких сервера совсем не 100 ватт в сумме, а в космосе энергии никогда переизбытка не было. Не было ли более разумно собрать что-то менее скоростное, но более экономичное?


      Хотя, конечно, реклама для HPE знатная.

        0
        Все продуманно. Новые солнечные панели уже заказаны.
        https://habr.com/ru/news/t/537152/

        Какие-то сервера точно нужны. Как минимум для накопления информации перед отправкой на случай сбоев. Или для оперативных локальных задач. Или для всего критичного, где вероятность падения канала недопустима.

        Может по этому принципу и выбрали. Проще купить получше, сертифировать и использовать потом лет 15. Чем ставить что-то не такое и уже лет через 5 столкнуться с тем что все безнадежно устарело. Стоимость железа копейки по сравнению со всем остальным. Почему бы и нет?
          0

          А про цену никто и не говорит. Но вот везти много килограммов серийного сервера и зип к нему, вместо чем сделать кастомный, облегченный, защищенный — это вроде разумно.


          HP уже отправлял на МКС свич — самый простой, тупой, 100 мб — по тестам НАСА, он оказался стабильнее всего к космическим лучам. Но сервер...


          Реклама, конечно, всё — если про цену, то HP впору было не просто подарить железо, но и запуск РН для доставки оплатить!

            0
            Так может и сервер типовой лучше оказался?
            Его же десятилетие минимум чинить и поддерживать придется. Для всего нетипового это может оказаться сложно.

            Ноуты там вполне себе обычные, свитч обычный. Взять обычный сервер выглядит разумным продолжением этих практик.
        +5

        "У астронавтов будет запас SSD, так что накопители в случае выхода из строя можно будет быстро заменить."


        Ноооооо в отключённом состоянии флэш-память все равно набирает дозу радиации...

          0
          В отключенном состоянии диски могут лежать в «свинцовой коробочке» пока не понадобятся.
            +3
            так они и во включенном состоянии могли б лежать в свинцовой коробочке…
              +1
              как уже давно выяснили на хабре, свинцовые коробочки там не помогают, а только усугубляют.
                +1
                Помогает от одних эффектов, делает хуже по другим эффектам. Не все так однозначно.
                Однозначно только то, что если можно положить выключенные диски в свинцовую коробку, почему бы не положить в нее же включенные диски тоже? )
                  0
                    0
                    Простите, я не очень понял, что именно вы хотели сказать этой ссылкой. В процитированной статье в разделе про «почему нельзя использовать свинцовые коробки» местами написана откровенная чушь, обильно сдобренная цветистыми фразами типа «разрывает атом в клочья».
                      0
                      >>Простите, я не очень понял, что именно вы хотели сказать этой ссылкой.
                      На другом конце этой ссылки находится текст. Попробуйте его прочитать.
                        0
                        На другом конце этой ссылки находится текст. Попробуйте его прочитать.

                        Я пробовал читать этот текст и нашел его чушью, вы могли бы заметить это, если бы прочитали мой предыдущий комментарий целиком.

                        Статья по ссылке в целом неплоха для текста, написанного непрофессионалом, но конкретно в части, касающейся защиты при помощи «свинцовой коробки» там написаны вещи, противоречащие тому, что происходит в реальной жизни.

                        Экранирование активно применяется для снижения дозовой нагрузки на электронику космических аппаратов, в том числе и локальное экранирование тяжёлыми металлами. Такое экранирование ухудшает ситуацию с одиночными эффектами из-за вторичного излучения, но этот компромисс во многих случаях полностью оправдан.
              0
              Частью же они дохнут как и на Земле — от накопление подзатворного заряда?.. Происходит во вкюченном состоянии. Или при перезаписи, деталей не знаю.
              ps заодно и проверим, работает ли ли чтение хабрастатей по теме… обезьяной?:)
                0
                Ничего не понял из вашего сообщения, честно говоря. Накопление заряда в подзатворном оксиде в нормальной ситуации на земле не происходит. А под действием ионизирующего излучения оно происходит как во включенном, так и в выключенном состоянии.
                Кроме этого, в чипе памяти есть ещё вспомогательные схемы, которые тоже могут сломаться)
                  0
                  Спасибо за ответ!
                  Хотел заодно проверить — правильно ли усвоил понимание проблемы, оказалось, что нет. Ну хоть со словосочетанием «накопление заряда в подзатворном оксиде» угадал:)
                  А под действием ионизирующего излучения оно происходит как во включенном, так и в выключенном состоянии.
                  К сожалению темы по которым не удаётся сделать лабы, как то не очень осознаются.
              –1
              Источник шума и кушает многовато, ARM как-то выглядит перспективнее
                +2

                Вот он настоящий клаудный сервер. А если серьёзно не понятно зачем держать вычислительную мощность в космосе, при наличии хорошего канала до земли, где все это можно просчитать гораздо быстрее.

                  +4
                  Но ведь тогда HP не смогут всем рассказывать что их сервера используются на МКС.
                    +1

                    А до Земли есть хороший канал? Много лет уже как все всегда стараются максимум вычислений на борту спутников делать, потому что радиоканалы не скейлятся по закону Мура.

                      0
                      Starlink? :)
                        0
                        А он там есть? Правильно, нет. А он там вообще возможен нормально? Не факт. А он вообще является «хорошим линком» для суперкомпьютерных задач? Вообще не факт.
                      0
                      Да я даже с дивана могу прикинуть пару задач минимум когда входных данных будет на порядки больше чем после фильтрации, свёртки.
                      0
                      Анализироваться будет все, включая рентгеновские снимки и сонограммы.

                      Рентген и УЗИ на Земле же делаются? То есть, оцифрованные снимки, а скорее просто заключения по ним отправляются на борт?
                        0

                        Водянка? В космосе? Серьёзно? А что-б не использовать космический холод, с внешней оболочки МКС, с противоположной, от солнца, стороне? Но для этого, конечно-же, серийные образцы уже не подойдут.

                          +1
                          Космический холод это художественное преувеличение. Вакуум. В народе термос самое близкое приближение.

                          Там перегрев это скорее проблема. Тепло отводить некуда.
                            0

                            Понятно что там нет конвекции, by design. Но излучать, тем-же тепловым трубкам, ведь ничего не помешает?

                              +1
                              и до какой температуры собираетесь их нагревать? Если до 100°С, то какая будет теплоотдача? Там всё-таки четвёртая степень зависимости от температуры, и при низких (а это — ещё низкая) температурах теплоотдача очень так себе.
                              0
                              Я слышал, что вторая похожая проблема в космосе — статика. Её некуда сбрасывать, так как по факту бочка из металла и кучи полимеров летит в вакууме.
                                0

                                Скорее даже первая и главная.

                            0
                            практически по Гибсону получается… надо же.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое