NASA’s neuer KI-Weltraumchip könnte die Missionen im tiefen Weltraum verändern

Menschen sind von Natur aus neugierig, und genau diese Neugier hat uns zum Weltraum und darüber hinaus geführt. Jeden Tag entdeckt die Menschheit etwas Neues und erfindet fortschrittliche Technologie, die es uns ermöglicht hat, entfernte Regionen des Weltraums zu erkunden.

Aber wenn Missionen weiter von der Erde zum Mond, Mars und noch weiter und tiefer ins Universum vordringen, reichen größere Raketen oder längere Missionen einfach nicht aus. Was wir benötigen, ist intelligentere Technologie, um die Abhängigkeit von ständiger menschlicher Aufsicht zu verringern, die immer unpraktischer wird.

Enorme Entfernungen, extreme Umgebungen und Kommunikationsverzögerungen treiben Agenturen wie die NASA dazu, autonome Systeme zu entwickeln, die in der Lage sind, Echtzeitentscheidungen im Weltraum zu treffen.

Anstatt dass eine Sonde im Weltraum Daten zurücksendet, die von menschlichen Ingenieuren und Wissenschaftlern analysiert werden, um dann Anweisungen für die Sonde zu geben, liegt der Fokus jetzt darauf, dass das Raumfahrzeug selbst die gesamte Arbeit übernimmt.

Fortschritte in künstlicher Intelligenz (KI), strahlungsharter Computertechnik, Onboard-Analytik und Edge-Processing ermöglichen jetzt die Entwicklung von Raumfahrzeugen, die eigenständig denken können. Eine solche Fähigkeit wird als entscheidend für die nächste Generation der Weltraumerkundung angesehen.

Laut NASA sind leistungsfähigere Prozesse notwendig für autonome Raumfahrzeuge und zur Unterstützung von Astronauten während ihrer Missionen zu anderen Planeten.

Dies ist besonders wichtig, da das Artemis-Programm der Agentur sich darauf vorbereitet, in den nächsten Jahren Menschen zum Mond zurückzubringen. Bereits hat die Artemis‑II‑Mission der NASA in diesem Jahr einen erfolgreichen bemannten Mondvorbeiflug durchgeführt.

„Artemis II ist der Beginn von etwas Größerem als jede einzelne Mission. Es markiert unsere Rückkehr zum Mond, nicht nur zum Besuch, sondern um schließlich auf unserer Mondbasis zu bleiben, und legt den Grundstein für die nächsten großen Sprünge.“

– NASA‑Administrator Jared Isaacman

Während die Agentur beweisen will, dass sie nicht nur den Mond erreichen, sondern dort Menschen dauerhaft unterstützen und schließlich den Mars, können die Anforderungen an die Rechenleistung erheblich steigen.

Damit bemannte Habitate Fehler in Echtzeit erkennen, Rover das Terrain autonom navigieren und Lander enorme Mengen an Sensordaten in kurzer Zeit verarbeiten können, benötigen wir leistungsfähigere Prozessoren als die derzeit im Weltraum eingesetzten.

Und genau das wird gerade gebaut. NASA’s neuer Next‑Gen‑Weltraumchip¹ passt problemlos in Ihre Handfläche und liefert einen Durchbruch in der Rechengeschwindigkeit. Diese Initiative für High‑Performance‑Spaceflight‑Computing (HPSC) soll Raumfahrzeuge befähigen, im tiefen Weltraum weitaus unabhängiger zu operieren.

NASA’s HSPC-Initiative zur Neugestaltung zukünftiger Weltraummissionen

Seit Jahrzehnten entwickelt die NASA Computerprozessoren an Bord von Raumfahrzeugen weiter. Diese Prozessoren sind dafür verantwortlich, die für den Erfolg einer Mission notwendigen Funktionen zu koordinieren und auszuführen.

Die Raumfahrt-Computing entstand vor mehr als einem halben Jahrhundert mit den bahnbrechenden Apollo Guidance Computers (AGC), die während der Mondmissionen der Agentur Navigations-, Steuerungs- und Kontrollberechnungen durchführten.

Aber das Problem ist, wenn man sich außerhalb des schützenden Magnetfelds der Erde bewegt, stehen wir einem Universum voller Strahlung gegenüber, die als Strahlen, elektromagnetische Wellen und/oder Teilchen ausgestrahlt wird. Die Strahlung im Weltraum unterscheidet sich von dem, was wir auf der Erde erleben. Sie besteht aus galaktischen kosmischen Strahlen, Teilchen, die im Magnetfeld der Erde gefangen sind, und Teilchen, die während Sonnenflammen in den Weltraum geschossen werden.

Weltraumstrahlung wirkt sich negativ sowohl auf menschliche Besatzungen als auch auf mechanische Instrumente aus. Neben langfristigen Schäden an elektronischen Bauteilen verursacht sie auch Fehler, die die Datenverarbeitung stören, wodurch strahlungsharte Prozessoren nötig werden, die teuer und langsam zu entwickeln sind.

Obwohl strahlungsharte Prozessoren viele der größten Errungenschaften der NASA ermöglicht haben, wurden die derzeit eingesetzten vor fast drei Jahrzehnten entwickelt und besitzen nicht die Leistung, die für die heutigen, fortschrittlicheren, komplexeren und längeren Missionen erforderlich ist.

Zudem erfordern Missionen jenseits der Erdumlaufbahn an Bord vorhandene Rechenressourcen, da die Kommunikation mit der Erde eine Zeitverzögerung mit sich bringt. Diese Latenz zwingt dazu, dass Weltraumaktivitäten autonom und in Echtzeit an Bord durchgeführt werden, was das Ausführen einer Vielzahl von Rechenaufgaben beinhaltet, darunter KI und maschinelles Lernen, fortschrittliche Autonomie, Bild- und Signalverarbeitung, Objekterkennung und -klassifizierung sowie Datenflussmanagement.

Um diese Arbeitslasten zu ermöglichen, benötigen wir Fortschritte in der Onboard-Computing‑Technologie. Dies führte zur Entwicklung einer neuen Lösung: High‑Performance‑Spaceflight‑Computing (HPSC), einem System‑on‑Chip der nächsten Generation, das über 100‑mal leistungsfähiger ist als aktuelle Weltraumprozessoren.

„Aufbauend auf dem Erbe früherer Weltraumprozessoren ist dieses neue Multicore‑System fehlertolerant, flexibel und extrem leistungsstark“, sagte Eugene Schwanbeck, Programmelement‑Manager im Space Technology Mission Directorate’s Game Changing Development (GCD)‑Programm der Agentur am Langley Research Center in Virginia. „Das Engagement der NASA, das Spaceflight‑Computing voranzutreiben, ist ein Triumph technischer Errungenschaften und Zusammenarbeit.“

Im Zentrum der Initiative steht ein strahlungsharter Prozessor, der für Missionen im tiefen Weltraum und von langer Dauer zum Mond, Mars und darüber hinaus entwickelt wurde.

Er kann unter den harten Bedingungen des Weltraums operieren und Aufgaben in Echtzeit eigenständig erledigen. Er ist zudem speziell für den Luft‑ und Raumfahrtsektor angepasst und bietet Fehlertoleranz sowie Cybersicherheit für LEOs (Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn).

Das neue System kombiniert Computing und Netzwerk in einem einzigen Gerät, wodurch sowohl Kosten als auch Stromverbrauch reduziert werden.

Es nutzt fortschrittliches Ethernet, um mehrere Chips zu gruppieren oder mehrere Sensoren zu verbinden, wodurch HPSC an Bord riesige Datenmengen verarbeiten und autonom Echtzeitentscheidungen treffen kann, etwa Bilder zu filtern oder Rover mit hoher Geschwindigkeit zu steuern. Gleichzeitig ermöglicht seine skalierbare Architektur die Optimierung der Energieeffizienz für kritische Vorgänge, indem ungenutzte Funktionen abgeschaltet werden.

Gleichzeitig werden Sicherheit und Zuverlässigkeit der komplexen Vorgänge durch einen integrierten Sicherheitscontroller und kontinuierliche Überwachung des Systemzustands gewährleistet.

Die HPSC‑Technologie ist ein Gemeinschaftsprojekt von akademischen und industriellen Partnern. Das Projekt wird vom GCD‑Programm geleitet, das zusammen mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) die Initiative vorantreibt, indem es Missionsanforderungen entwickelt, Studien finanziert und den Projektlebenszyklus bis zur Auslieferung managt.

Für das Projekt wählte das NASA‑JPL im Jahr 2022 Microchip (MCHP ) als kommerziellen Partner aus, wobei das Unternehmen die eigene Forschung und Entwicklung des Prozessors finanziert.

„Dieser hochmoderne Spaceflight‑Prozessor wird einen enormen Einfluss auf unsere zukünftigen Weltraummissionen und sogar auf Technologien hier auf der Erde haben“, sagte Niki Werkheiser, Direktorin für Technologiereifung innerhalb der Space Technology Mission Directorate zu dieser Zeit. „Diese Anstrengung wird die bestehenden Fähigkeiten von Raumfahrzeugen verstärken und neue ermöglichen und könnte letztlich von praktisch jeder zukünftigen Weltraummission genutzt werden, die alle von leistungsfähigeren Flug‑Computern profitieren.“

Im Jahr 2024 bestand das Projekt die Critical Design Review (CDR). Im letzten Jahr wurde das endgültige Design zur Fertigung freigegeben, und der erste HPSC‑Prozessor wurde erfolgreich hergestellt.

NASA’s Next‑Gen‑Weltraumchip tritt in reale Tests ein

HSPC, das Gehirn des Raumfahrzeugs, hat in diesem Jahr offiziell Tests durchlaufen, und die frühen Ergebnisse zeigen bemerkenswerte Leistungen.

Der Weltraum‑Computerchip ist so konzipiert, dass er klein genug ist, um in die Handfläche zu passen, während er die Intelligenz und Leistung zukünftiger Raumfahrzeuge dramatisch erhöht. Der neue strahlungsharte Prozessor soll bis zu 100‑mal mehr Rechenleistung als bestehende Spaceflight‑Computer liefern.

Ingenieure am JPL führen verschiedene Tests durch, die die harten Bedingungen des Weltraums simulieren.

„Wir setzen diese neuen Chips einer harten Prüfung aus, indem wir Strahlungs‑, Wärme‑ und Stoßtests durchführen und gleichzeitig ihre Leistung durch eine rigorose funktionale Testkampagne bewerten.“

– Jim Butler, HPSC‑Projektleiter bei JPL

Um für den Raumflug zugelassen zu werden, muss der Prozessor Startvibrationen, extreme Temperaturschwankungen, das Vakuum des Weltraums und intensive elektromagnetische Strahlung, die Elektronik beschädigen kann, standhalten.

Subatomare Teilchen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit reisen und von der Sonne sowie dem tiefen Weltraum erzeugt werden, können ebenfalls Fehler verursachen, die das Raumfahrzeug zwingen, nicht wesentliche Vorgänge vorübergehend abzuschalten. Das System verlässt den Sicherheitsmodus erst, wenn das Problem von den Bodeningenieuren behoben ist.

Darüber hinaus testet die NASA, wie der Prozessor die Herausforderungen von planetaren Landungen bewältigt, wie gefährliches Oberflächenterrain und extreme oder fehlende atmosphärische Dichten.

„Um die reale Leistungsfähigkeit zu simulieren, verwenden wir hochpräzise Landauszenarien aus echten NASA‑Missionen, die normalerweise hardwareintensive Systeme erfordern, um enorme Datenmengen von Landungssensoren zu verarbeiten“, sagte Butler. „Dies ist eine spannende Zeit für uns, an Hardware zu arbeiten, die Nasa’s nächste große Sprünge ermöglichen wird.“

Die Agentur begann im Februar dieses Jahres mit den Tests des Chips am JPL, wobei die erste E‑Mail die Betreffzeile „Hello Universe“ trug, ein Hinweis auf die Geschichte der Computerprogrammierung. Mit diesem kurzen Satz erhielt das Team die Bestätigung, dass die Technologie funktioniert.

Der Test soll mehrere Monate dauern, aber die frühen Ergebnisse sind sehr positiv.

Zunächst arbeitet der Prozessor laut NASA wie vorgesehen. Darüber hinaus ist seine Leistung etwa 500‑mal höher als die der derzeit eingesetzten Chips.

Das Gerät ist ein System‑on‑Chip (SoC), ein integrierter Schaltkreis, der alle wesentlichen Komponenten eines Computers in einer einzigen kompakten Einheit kombiniert. Der Prozessor beinhaltet Speicher, zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Eingabe‑/Ausgabe‑Schnittstellen und fortschrittliche Netzwerksysteme. Da sie kompakt, energieeffizient und kostengünstig in großem Maßstab sind, werden SoCs häufig in Smartphones, Fahrzeugsystemen und dem Internet der Dinge eingesetzt.

Aber die von der NASA entwickelte Version ist dafür ausgelegt, jahrelang im tiefen Weltraum zu überleben. Das System muss Millionen, möglicherweise sogar Milliarden von Meilen von der Erde entfernt reisen und ohne jegliche Wartung oder Reparaturen überleben.

Gemeinsam von JPL und Microchip Technology entwickelt, wurden die Chips bereits mit Verteidigungs- und kommerziellen Luft‑ und Raumfahrtpartnern im Frühzugang geteilt.

Sie ist jedoch noch nicht für den Weltraum zertifiziert, und sobald sie autorisiert ist, wird die NASA den Prozessor in eine Vielzahl von Missionen integrieren, darunter planetare Rover, Erdumlaufbahnsatelliten und Tiefraummissionen.

Der Chip wird voraussichtlich eine Schlüsselrolle in der Zukunft autonomer Raumfahrzeuge spielen. Mit KI an Bord könnte das Raumfahrzeug in Echtzeit auf unerwartete Situationen reagieren und die Notwendigkeit menschlicher Steuerung eliminieren, die bei solch enormen Entfernungen mit Kommunikationsverzögerungen unpraktisch wird.

Die Technologie würde auch dazu beitragen, die Verarbeitung, Speicherung und Übertragung riesiger Mengen wissenschaftlicher Daten effizienter zu gestalten. Sie könnte letztlich sogar bemannte Missionen zum Mond und Mars unterstützen, so die NASA.

Darüber hinaus bietet die Technologie auch auf der Erde Vorteile, im Gegensatz zu herkömmlichen, ausschließlich für den Weltraum entwickelten Chips, wobei Microchip plant, den Chip für Unterhaltungselektronik, die Automobilproduktion, den Luftfahrtsektor und andere Industrien anzupassen. Zu den potenziellen Anwendungen gehören medizinische Geräte, Energienetze, KI, Drohnen, Datenübertragung und Kommunikationsdienste.

Diese Designanpassung für irdische Industrien deutet darauf hin, dass der strahlungsharte Chip ein kommerzielles Leben weit über die Missionen hinaus haben könnte, die seine Entstehung vorangetrieben haben.

Die Nutzung einer gemeinsamen Technologiebasis sowohl auf der Erde als auch im Weltraum soll laut Agentur HPSC ermöglichen, die heimischen industriellen Fähigkeiten zu stärken und gleichzeitig Kosten und Risiken für staatliche und kommerzielle Nutzer zu senken.

Investition in Deep‑Space‑Technologie: Microchip Technology (MCHP)

Das in Arizona ansässige Unternehmen Microchip Technology Inc. zeichnet sich in diesem Bereich als kommerzieller Partner der NASA bei der Entwicklung des HPSC‑Prozessors aus, der derzeit getestet wird.

Die nächste Generation der weltraumqualifizierten Compute‑Prozessorplattform, bemerkte Babak Samimi, Corporate Vice President der Communications‑Geschäftseinheit, „wird umfassendes Ethernet‑Networking, fortschrittliche KI-/Machine‑Learning‑Verarbeitung und Konnektivitätsunterstützung liefern, während sie beispiellose Leistungssteigerungen, Fehlertoleranz und Sicherheitsarchitektur bei geringem Stromverbrauch bietet.“

Das Unternehmen verfügt über eine starke Präsenz im Bereich luft‑ und raumfahrttauglicher Elektronik und eingebetteter Systeme, was es strategisch für den wachsenden Markt für Weltraum‑Computing positioniert. Außerdem kann es diese Technologien leicht für breitere Branchen wie Automobilsysteme, Robotik und industrielle KI anpassen.

Microchip Technology ist ein Anbieter von intelligenten, vernetzten und sicheren eingebetteten Steuerungslösungen und bedient Kunden aus den Bereichen Verbraucher, Computing, Kommunikation, Automobil, Luft‑ und Raumfahrt sowie Verteidigung und Industrie.

Mit einer Marktkapitalisierung von 50 Milliarden $ handeln die Aktien von Microchip Technology Incorporated (Nasdaq: MCHP) bei 92,70 $, ein Anstieg von 46,20 % im Jahresverlauf und 53,22 % im vergangenen Jahr. Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 0,21 und ein KGV (TTM) von 437,21 auf. Die gezahlte Dividendenrendite beträgt 1,97 %.

Der sich erholende Umsatz des Unternehmens zeichnet ebenfalls einen positiven Ausblick für Microchip. Für das am 31. März 2026 endende Quartal meldete das Unternehmen einen Jahreszuwachs von 35,1 % beim Nettoumsatz auf 1,311 Milliarden $, was einem sequenziellen Anstieg von 10,6 % entspricht und über den von Microchip angegebenen Richtwert (1,260 Milliarden $) liegt.

Diese Ergebnisse, sagte CEO und Präsident Steve Sanghi, „haben unsere Erwartungen deutlich übertroffen.“ Die wichtigste Lehre aus dem letzten Zyklus, bemerkte er, war die Bedeutung eines disziplinierten Bestands- und Working‑Capital‑Managements, und so führen sie das Geschäft.

Auf GAAP‑Basis meldete der führende Halbleiteranbieter eine Bruttomarge von 61 %, ein Betriebsergebnis von 217,4 Millionen $, einen Nettogewinn von 116,4 Millionen $ und ein EPS von 0,21 $ pro verwässerter Aktie. Auf Non‑GAAP‑Basis betrug die Bruttomarge 61,6 %, das Betriebsergebnis 400,9 Millionen $, der Nettogewinn 327,3 Millionen $ und das EPS 0,57 $ pro verwässerter Aktie.

„Wir sehen ein starkes Kundenengagement und eine zunehmende Designaktivität in Rechenzentren und KI‑Anwendungen, angetrieben durch die Breite und Leistung unseres High‑Speed‑Konnektivitäts‑ und Compute‑Portfolios.“

– Rich Simoncic, COO von Microchip

Für das Geschäftsjahr 2026 erzielte Microchip einen Nettoumsatz von 4,713 Milliarden $, ein Anstieg von 7,1 % gegenüber dem Vorjahr, während 984 Millionen $ an die Aktionäre über Dividenden zurückgeführt wurden. Das Unternehmen meldete eine Bruttomarge von 57,7 % auf GAAP‑Basis und 58,5 % auf Non‑GAAP‑Basis für das gesamte Jahr, während das EPS 0,22 $ bzw. 1,64 $ pro verwässerter Aktie betrug.

„Wir beendeten das Geschäftsjahr mit starkem Momentum, was einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den schwierigen Bedingungen darstellt, die wir vor einigen Quartalen bewältigen mussten“, sagte Sanghi. „Da sich die Nachfragesituation verbessert und die Kundenbestände normalisiert haben, sehen wir ein zunehmendes Momentum in unseren Produktlinien, verbesserte Buchungs‑ und Durchsatztrends, starke Beschleunigungsaktivitäten und ein bedeutendes Betriebsergebnis, das die disziplinierte Umsetzung unseres Neun‑Punkte‑Erholungsplans widerspiegelt.“

Während das Unternehmen in „saisonal stärkere“ Quartale übergeht, erwartet es für das Juni‑Quartal einen Nettoumsatz im Bereich von 1,442 Milliarden $ bis 1,469 Milliarden $.

Neueste Entwicklungen von Microchip Technology (MCHP)

Fazit

Mit seiner Next‑Gen‑Weltraumprozessor‑Initiative haben Ingenieure am JPL einen riesigen Sprung zu Miniaturchips gemacht, die die Erforschung des tiefen Weltraums voranbringen werden. Das Raumfahrzeug ist nicht mehr nur ein passives Instrument, das auf Anweisungen wartet, sondern ein aktiver und intelligenter Teilnehmer, der zu Beobachtung, Beurteilung und Reaktion fähig ist.

Während die Ambitionen der NASA wachsen, mit Plänen für eine dauerhafte Präsenz auf dem Mond, bemannte Marsmissionen und Deep‑Space‑Wissenschaftsplattformen, die das äußere Sonnensystem erkunden, wird die Computerarchitektur im Herzen jedes Raumfahrzeugs zum entscheidenden Faktor für das, was möglich ist.

Mit einem Prozessor, der 500‑mal mehr Leistung als seine Vorgänger bietet, will die Agentur nicht nur bestehende Missionen beschleunigen, sondern auch völlig neue Missionstypen ermöglichen.

Obwohl noch Einschränkungen zu bewältigen sind und die vollständige Raumflugzertifizierung Zeit benötigen wird, haben die Agentur und Microchip einen guten Start hingelegt, der auf eine Zukunft hinweist, in der Raumfahrzeuge mit beispielloser Unabhängigkeit Millionen von Meilen von der Erde entfernt operieren.

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Referenzen

^{1. Jet Propulsion Laboratory. (2026, May 12). Hallo Universum: NASA’s Next‑Gen‑Weltraumprozessor wird getestet. NASA. https://www.jpl.nasa.gov/news/hello-universe-nasas-next-gen-space-processor-undergoes-testing/}