Experten bauten ein auf Online-Marktplätzen erhältliches GPU-Modul namens Jetson TX2i von Nvidia in ein Hyperschallflugzeug (Geschwindigkeit über Mach 7) ein.

Tests haben gezeigt, dass dieses spezielle Modul CFD-Modelle (Computational Fluid Dynamics) mit beispielloser Leistung verarbeiten kann und die Verarbeitungszeit für Berechnungen, die zuvor Sekunden dauerten, auf nur 25 Millisekunden reduziert – viermal schneller als ein menschlicher Wimpernschlag.

Laut dem gemeinsamen Projektteam des Beijing Electric Machine Research Institute und der Dalian University of Technology ist das Modul aufgrund seiner Reaktionsgeschwindigkeit ideal für die „Echtzeitoptimierung von Kraftstoffversorgungssystemen, Fehlerdiagnose und fehlertolerante Steuerung in Überschall-Scramjet-Triebwerken“.

Leistung steigern, Kosten senken

TX2i ist ein Industrieanwendungsprodukt von Nvidia, dem derzeit weltweit größten KI-Chip-Unternehmen, das vor etwa sechs Jahren gegründet wurde. Die höchste Leistung dieses Moduls beträgt nur 20 % im Vergleich zum leistungsstärksten KI-Chip, dem H100.

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Das TX2i-Modul eignet sich ideal zur Leistungsoptimierung von Triebwerken. Foto: Nvidia

Der Vorteil des TX2i liegt jedoch in seinem niedrigen Preis: Er beträgt nur wenige Hundert Dollar im Vergleich zu den Zehntausenden Dollar, die Nvidias High-End-Chips kosten. Der GPU-Mangel und die Exportbeschränkungen Washingtons erschweren zudem den Zugang zum H100. Stattdessen ist der TX2i weit verbreitet, steht nicht auf der Verbotsliste und ist online leicht zu finden.

In einem wissenschaftlichen Artikel, der letzten Monat im Journal of Propulsion Technology veröffentlicht wurde, erklärte das Projektteam, dass das kostengünstige Modul von Nvidia dazu beiträgt, die Reichweite und Stabilität von Hyperschall-Triebwerken zu erhöhen und gleichzeitig die Forschungs- und Entwicklungskosten deutlich zu senken.

Dies ist nicht das erste Mal, dass chinesische Wissenschaftler amerikanische Chips in der Forschung an Hyperschallwaffen einsetzen. Zuvor wurden in einigen Studien Intel-CPUs und High-End-Grafikkarten von Nvidia in komplexen Hochgeschwindigkeits-Feldsimulationen eingesetzt.

„Hochleistungsgrafikkarten verfügen über hervorragende Rechenleistung, benötigen aber unterstützende Geräte wie Speicherplattformen, Netzteile und Kühlkörper“, schrieb das Team. „Sie haben Nachteile wie hohen Stromverbrauch, hohes Gewicht und große Abmessungen, die den Anforderungen kleiner und leichter Embedded-Controller in der Luft- und Raumfahrt nicht gerecht werden.“

Strategie-Upgrade

Die Verbreitung von Hyperschallwaffentechnologie bereitet den USA große Sorgen. 2017 schlug die Rand Corporation vor, Washington solle mit Moskau und Peking zusammenarbeiten, um den Erwerb solcher Technologie durch andere Länder zu verhindern.

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Viele Länder liefern sich ein Wettrennen um die Entwicklung von Hyperschallwaffen.

Einige Militärexperten räumen ein, dass die Hyperschallwaffentechnologie gewisse Risiken birgt. Eine der größten Auswirkungen besteht jedoch darin, dass sie den „Zusammenbruch der US-zentrierten Weltordnung“ beschleunigen könnte.

Sie argumentieren, dass Hyperschallraketen die Verteidigung der Flugzeugträgerflotte durchdringen könnten – einer Streitmacht, auf die sich die USA seit langem verlassen, um ihre globale militärische Überlegenheit zu erlangen. Sollten daher weitere Länder Hyperschallwaffen erwerben, könnte der Vorteil, den eine Handvoll Nationen mit bedeutender Seemacht seit Jahrhunderten genießen, dahin sein.

Immer mehr Länder, darunter Deutschland, Frankreich, Japan, Nordkorea und der Iran, haben Forschungs- und Entwicklungsprogramme für Hyperschallwaffen gestartet. Sogar die Houthis, eine Rebellengruppe, die weite Teile des Jemen kontrolliert, behaupteten, eine Hyperschallrakete getestet zu haben, die Geschwindigkeiten von Mach 8 erreichen kann.

Das chinesische Team veröffentlichte außerdem eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Integration von TX2i in ein Hyperschallfahrzeug. Diese enthält detaillierte Formulierungen und Lösungen für potenzielle technische Probleme wie Einschränkungen der Simulationsgittergröße, Speicherverwaltung, Codeoptimierung und spezifische Kompilierungsrichtlinien. Auch die Schnittstelle und das Kommunikationsprotokoll des Controllers entsprechen internationalen Standards.

Die Autoren stellten jedoch auch fest, dass im Zuge der Integration von KI-Chips in Fahrzeuge „weitere Forschungen zur Eingabemodellierung, Stoßwellenkalibrierung und Datenmodellierung erforderlich sind“.

Mehrere wichtige Parameter im Zusammenhang mit diesen Aufgaben müssen häufig während umfangreicher Windkanaltests und während tatsächlicher Flüge erreicht werden.

SCMP erklärte, dass es trotz der positiven Testergebnisse unwahrscheinlich sei, dass China den TX2i in seinen eigenen Hyperschallraketen einsetzen werde. Das chinesische Militär werde vorrangig Chips von einheimischen Herstellern verwenden, um eine bessere Leistung zu gewährleisten, ohne sich um Zuverlässigkeit und Lieferkettensicherheit sorgen zu müssen.

Hyperschall-Raketenabwehrsysteme sind nicht länger „unbesiegbar“. Hyperschall-Raketenabwehrsysteme, die oft als Stahlschilde betrachtet werden, können heute durch einen Jahrzehnte alten Algorithmus leicht „besiegt“ werden.