Cinquante ans après Apollo, la Nasa se prépare à retourner sur la Lune, soutenue par une informatique qui n'a plus rien à voir avec celle des missions Apollo. Aux ordinateurs et logiciels en service aujourd'hui, la Nasa adjoint des supercalculateurs, essentiels pour l'analyse des données, la modélisation et la simulation. Aitken, un supercalculateur, conçu par Hewlett-Packard Enterprise, aux performances de calculs impressionnantes et environnementales inédites, l'aidera à faire aussi bien que les missions Apollo qui sont toutes revenues saines et sauves de leurs voyages lunaires.

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Pour simuler ses missions humaines à destination de la LuneLune, la NasaNasa se dote d'un supercalculateur, appelé Aitken. Conçu par Hewlett Packard Enterprise (HPEHPE), il est situé dans la nouvelle installation de calcul intensif modulaire de la Nasa, au cœur du centre de recherche Ames, basée à Mountain View, en Californie.

Aitken réalisera des modélisations et exécutera des simulations complexes pour les futures rentrées, descentes et atterrissages sur la Lune dans le cadre du programme Artemis. Dit autrement, ce supercalculateur simulera ces futures missions en prenant en compte tous les éléments qui feront la mission et le maximum de paramètres susceptibles de perturber son bon déroulement. Pour rappel, Artemis est un programme de la Nasa insufflé par le président Trump. Il prévoit le retour des États-Unis sur la Lune, dès 2024, qui servira aussi de tremplin pour aller sur Mars à l’horizon 2033.

Concrètement, Aitken effectuera des simulations à 3,69 petaflops de performances théoriques pour permettre des atterrissages précis et sûrs sur la Lune. Ces simulations numériquessimulations numériques attendues -- que Margaret Hamilton aurait appréciées, elle qui a aidé à développer les logicielslogiciels de la mission Apollo 11Apollo 11 et posé les bases de ce que sera l'informatique moderne -- serviront également à raccourcir les délais de développement des éléments de la mission Artemis, en réduisant la duréedurée des étapes de recherche et développement, conception et tests par exemple. La Nasa et tous les industriels concernés par Artemis y trouveront des intérêts évidents.

La structure dans laquelle se trouve le supercalculateur Aitken au Centre de recherches Ames de la Nasa. © Nasa
La structure dans laquelle se trouve le supercalculateur Aitken au Centre de recherches Ames de la Nasa. © Nasa

Un supercalculateur plus économe en énergie

Aitken, comme tous les autres supercalculateurssupercalculateurs, a les inconvénients de ses avantages. S'il permet de traiter de très grands volumesvolumes de données et de réaliser des dizaines de millions de milliards d'opérations par seconde, il consomme aussi énormément d'électricité et dégage également énormément de chaleurchaleur. Mais, et c'est à souligner, Aitken utilise beaucoup moins d'électricité et d'eau que les modèles précédents car il a été conçu avec l'objectif d'être plus économe en énergieénergie.

L'idée de Hewlett Packard Enterprise a été de baser Aitken sur le système HPE SGI 8600, une plate-forme de calcul hautes performances, qui inclut des capacités spéciales de refroidissement liquideliquide. Il permet de combiner l'installation à des méthodes d'évaporation et de contrôle de la température de l'eau propre à la région de la baie de San Francisco, ce qui évite ainsi la nécessaire tour de refroidissement et des millions de litres d'eau pour le refroidir.

Le coin des Geeks

Aitken, c'est :

  • des processeursprocesseurs évolutifs Intel®Xeon® de deuxième génération ;
  • Mellanox InfiniBand, pour permettre une bande passantebande passante évolutive ;
  • des conteneurs SmartShelter de Schneider Electric, permettant une infrastructure informatique préfabriquée, facile à déployer, intégrée dans un module de données sécurisé, résistant aux intempéries et au feufeu, pour les applicationsapplications spéciales ou distantes ;
  • 1.150 nœudsnœuds, 46.080 cœurs et 221 To de mémoire ;
  • 3,69 pétaflops en crête théorique ;
  • Power Usage Effectiveness (PUE) ou Efficacité énergétique de 1,03.

Spaceborne Computer : le supercalculateur de l'ISS a simulé son voyage vers Mars

Article de Rémy DecourtRémy Decourt, publié le 31/08/2019

La Nasa et Hewlett-Packard Enterprise (HPE) ont testé avec succès, à bord de la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale, un système informatique standard de très hautes performances. Il a démontré sa puissance et ses capacités de calculs pendant plus de 365 jours et ce, dans des conditions très différentes de celles de la TerreTerre. Mark Fernandez, directeur des services technologiques HPC chez Hewlett-Packard Enterprise nous explique l'intérêt et les résultats de cette expérience. Demain, ce type d'ordinateur sera utilisé par les astronautesastronautes lors des expéditions à destination de Mars. 

La gravitégravité zéro, les rayons cosmiques et les éruptions solaireséruptions solaires sont une des nombreuses contraintes d'un voyage vers Mars. Elles n'affecteront pas seulement la santé des astronautes. L'informatique embarquée est aussi exposée à ces risques. Si depuis le début de la conquête spatiale, on sait protéger efficacement les composants informatiques de l'environnement spatial, il faut savoir que les ordinateursordinateurs utilisés dans l'espace sont très limités en terme de capacité de calcul. Selon les normes actuelles, ils ne « sont pas vraiment capables de traiter des données scientifiques ou d'autres types de données », nous explique Mark Fernandez, directeur des services technologiques HPC chez Hewlett-Packard Enterprise (HPE). Par exemple, il s'agit de « 1 ou 2 cœurs de calcul exécutés à basse fréquencefréquence avec peu ou pas de capacités de traitement parallèle ou vectoriel ».

Or, demain les astronautes en exploration sur Mars ou en voyage dans l'espace auront besoin de réaliser des « calculs bien plus complexes, des expériences in situ et traiter de grandes quantités de données » qui nécessiteront une puissance de calcul inédite dans l'espace. Ils devront amener avec eux des systèmes informatiques autrement plus performants que ceux en service aujourd'hui.

Le Spaceborne Computer a été installé dans le laboratoire Destiny de la Station spatiale internationale. Il a fonctionné de façon très satisfaisante pendant 365 jours, sans rencontrer de difficulté particulière. © Hewlett-Packard Enterprise
Le Spaceborne Computer a été installé dans le laboratoire Destiny de la Station spatiale internationale. Il a fonctionné de façon très satisfaisante pendant 365 jours, sans rencontrer de difficulté particulière. © Hewlett-Packard Enterprise

Pour se préparer à cette échéance, la Nasa et Hewlett-Packard Enterprise (HPE) ont testé pendant un an le Spaceborne Computer à bord de la Station spatiale internationale. Conçu par HPE, ce système informatique standard COTS (Commercial Off-The-Shelf) est « composé de 32 cœurs avec l'AVX d'IntelIntel, capable de traiter simultanément 4 nombres à double précision de virgule flottante (ces calculs sont donc effectués en 64 bits) ». Ces types de processeurs sont aujourd'hui utilisés pour le traitement des images, la modélisationmodélisation et la simulation, les prévisions météorologiquesprévisions météorologiques et l'hébergement de diverses machines virtuellesmachines virtuelles.

Fonctionner aussi bien dans l'espace que sur Terre

La mission principale de cette expérience consistait à « exploiter pendant un an le Spaceborne Computer, soit le temps nécessaire pour arriver sur Mars » de façon à s'assurer que des produits informatiques standard de hautes performances (HPC) soient capables de fonctionner dans l'espace. Capable d'exécuter plus d'un milliard de calculs par seconde, le Spaceborne Computer est « le pionnier de l'informatique hautes performances dans l'espace ». Il a affiché tout au long de cette première expérience un « comportement satisfaisant et ce, dans des conditions uniques d'alimentation et de refroidissement, soumis à des niveaux imprévisibles de radiation ». Des tests de performances, reconnus au niveau international, pour simuler la grande variété de traitements possibles ont aussi été réalisés. 

En conclusion, le Spaceborne Computer a ainsi démontré qu'un système informatique standard COTS pouvait être lancé en orbiteorbite, s'affranchir des contraintes liées au décollage (poussée, vibrationvibration...) et être installé, alimenté, refroidi et mis en réseau dans l'espace.


SpaceX va livrer un supercalculateur à l'ISS

Article de Marc ZaffagniMarc Zaffagni publié le 14/08/2017

Un lanceur Falcon 9Falcon 9 de SpaceXSpaceX doit décoller ce lundi pour livrer du fret à l'ISS. À son bord, un supercalculateur HPHP doté de composants du commerce. Il sera testé pendant un an pour éprouver sa fiabilité. À terme, ce type d'ordinateur haute performance pourrait équiper le vaisseau qui volera vers Mars.

Contrairement à ce que l'on pourrait imaginer, l'informatique à bord de la Station spatiale internationale (ISS) est loin d'être dernier cri. Par exemple, les deux ordinateurs principaux qui contrôlent le vaisseau (l'un américain, l'autre russe) utilisent des processeurs Intel 20 Mhz datant de... 1988 ! La raison de cette ancienneté tient au fait que chaque composant doit être adapté pour résister aux rayonnements ionisants. Ce protocoleprotocole prend de nombreuses années afin d'éviter tout dysfonctionnement sur les équipements vitaux de l'ISS.

Cependant, une expérience devant débuter d'ici peu pourrait révolutionner l'informatique spatiale. Le lanceurlanceur Falcon 9, de SpaceX, qui va décoller ce lundi pour l'ISS, emporte à son bord un supercalculateur HP haute performance utilisant des composants du commerce et délivrant une puissance d'un pétaflop. Il s'agit de deux serveursserveurs Linux de la gamme HPE ApolloApollo 40 équipés de processeurs Intel Broadwell qui figurent au catalogue du constructeur.

Le supercalculateur de l'ISS aura une doublure sur Terre

Le supercalculateur sera testé durant une année. Une doublure installée sur Terre permettra d'étudier les éventuels problèmes techniques afin d'y remédier. Par ailleurs, HP et la Nasa vont tester un logiciel qui réduira la vitessevitesse de fonctionnement de la machine en cas d'éruption solaire ou d'autre rayonnement, afin de limiter les risques de panne.

Si cette expérience est concluante, cela pourrait permettre d'équiper l'ISS, mais aussi d'autres vaisseaux, de systèmes informatiques récents, qui offriront aux astronautes des outils beaucoup plus performants pour leurs programmes de recherche. « Il se peut que nous voyions de notre vivant des vaisseaux spatiaux équipés d'ordinateurs de science-fiction », s'enthousiasme le fabricant. À suivre...