Warum der NASA Mars Perseverance Rover von einem alten iMac G3-Prozessor angetrieben wird

Am 18. Februar 2021 landete der Perseverance Rover, der im Auftrag der NASA unterwegs ist, erfolgreich auf dem Mars. Zu diesem Zeitpunkt hatte er eine circa sieben monatige Reise und 480 Millionen Kilometer hinter sich. Eine Atlas-V-Trägerrakete hatte ihn sowie den Kleinhelikopter Ingenuity transportiert und über der nördlichen Marshalbkugel abgeworfen. Die Mission lautet, geologische und biologische Prozesse zu untersuchen. Unter anderem soll nach Biosignaturen gesucht werden, um herauszufinden, ob es jemals Leben auf dem Mars gab oder vielleicht sogar gibt. Außerdem soll das Klima genauer unter die Lupe genommen werden, unter anderem soll testweise Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff umgewandelt werden, um zu ermitteln, ob eine künstliche Atmosphäre möglich ist. Daneben werden zahlreiche Bilder, Videos und Audioaufnahmen gemacht, um so viele Informationen wie möglich über den Mars zu sammeln. Das Ganze geschieht im Hinblick auf eine mögliche bemannte Mission zum Mars.

Der Seite Gizmodo zufolge ist das Herzstück des Rovers der PowerPc 750 Prozessor, welcher sich auch in dem iMac G3 aus dem Jahre 1998 befand. Dabei handelt es sich um eine RISC-CPU, also um eine CPU mit geringem Befehlssatz. Diese ist bei Apple standardmäßig vor dem Wechsel zu Intel-Prozessoren eingesetzt worden. Der PowerPC 750 Prozessor war ein Single-Core-Prozessor mit 233 MHz und rund sechs Millionen Transistoren. Nach heutigen Maßstäben gilt er als langsam, dennoch machte ihn etwas besonders: Er war der erste Prozessor, der Verzweigungs-Vorhersagen enthielt. Das bedeutet, dass die CPU mit einer statistisch hohen Wahrscheinlichkeit errät, welche Anweisungen sie als nächstes verarbeiten wird. Dadurch wird die Effizienz eines Prozessors erhöht. Deshalb kommt dieses Verfahren noch heute zum Einsatz.

Doch obwohl es sich prinzipiell bei dem Rover um den selben Prozessor wie bei dem iMac handelt, gibt es einen signifikanten Unterschied: Der Prozessor des Rovers ist strahlungsrobuster und hält ein größeres Spektrum von Temperaturen aus. Die tolerierte Temperatur liegt zwischen -55 und 125 Grad Celsius, die tolerierte Strahlung zwischen 200.000 und 1.000.000 Rad. Das muss auch so sein, denn die Atmosphäre des Mars schützt nicht vor der Strahlung der Sonne. Ein einziges Elektron könnte den Rover zum Erliegen bringen und die Mission somit beenden.

Bleibt nur die Frage, wieso die NASA sich für einen über 20 Jahre alten Prozessor entscheidet, statt einen modernen und schnellen zu verwenden. Vermutlich ist inzwischen nahezu jedes Smartphone schneller, als der PowerPC 750 Prozessor.

Der stellvertretende Manager der NASA, Matt Lemke, sagt dazu, dass es bei einer solchen Mission nicht auf die Geschwindigkeit ankäme, sondern auf Robustheit und Zuverlässigkeit. Neue Prozessoren hätten zwar eine hohe Performance, aber es sei nicht gewährleistet, dass sie unter allen Umständen funktionieren würden. Bei dem PowerPC 750 Prozessor sei diese Gewährleistung gegeben. Außerdem sei es nicht dass erste mal, dass dieser bei einem Flug ins All eingesetzt wird: Das Raumschiff Orion hatte den selben Prozessor.