Industrie 4.0 in der Raumfahrt

Bremen, 05.05.2023. Die OHB System AG, ein Tochterunternehmen des deutschen Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE, ist Teil des europäischen Konsortiums, das mit der Umsetzung des Projektes "Modular Model-Based Design and Testing for Applications in Satellites" (METASAT) betraut wurde. METASAT ist eine 24-monatige Research Innovation Action, die von der Europäischen Kommission im Rahmen von Horizon Europe mit insgesamt 2 Millionen Euro finanziert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Designmethodik für komplexe Satellitenmissionen auf der Grundlage von Model-Based Engineering (MBE). Konkret geht es darum, einen ganzheitlichen und modularen modellbasierten Designrahmen zu schaffen, um Softwaremodule, die auf bestehende offene Hochleistungsrechenplattformen abgestimmt sind, zu entwerfen und zu testen. Das Projektkonsortium besteht aus fünf europäischen Partnern unter Führung des Barcelona Supercomputing Centers. Die OHB System AG bringt ihre Erfahrungen aus der Realisierung komplexer Raumfahrtmissionen ein und stellt konkrete Anwendungsfälle zur Verfügung.

Wachsender Markt für Daten aus dem All

Qualitativ hochwertige Daten aus dem Weltraum sind gefragt und es wird erwartet, dass der Markt in Zukunft weiter wachsen wird. Diese Entwicklung steht in direktem Zusammenhang mit der Nachfrage nach neuen Technologien im Sinne von Industrie 4.0, darunter flexible Satellitenplattformen, neue hochauflösende Sensoren, KI und Quantenkommunikation. Die Umsetzung dieser Technologien in Satellitensystemen erfordert allerdings ein hohes Maß an Rechenleistung und Effizienz, das nur durch moderne Hardwarekomponenten und komplexe Softwarearchitekturen erreicht werden kann.

Gesteigerte Komplexität erfordert neue Designmethoden

Die gesteigerte Komplexität der benötigten Hard- und Software bedeutet, dass auch im Entwicklungsprozess neue Wege gegangen werden müssen. Eine im Designprozess von Raumfahrzeugen bereits etablierte Vorgehensweise ist dabei das Model-Based (Systems) Engineering (MBSE), allerdings können mit dieser Methode die Herausforderungen von Industrie 4.0 aktuell noch nicht bewältigt werden. Aus diesem Grund hat METASAT das Ziel, einen neuen Designrahmen für Softwaremodule zu entwickeln, der auf den Prinzipien des MBE und der Verwendung von Hardware mit offener Architektur basiert. Dazu wird METASAT existierende, bereits standardisierte Softwareschichten zur Virtualisierung (z.B. Hypervisoren) auf offenen Hochleistungsrechenplattformen nutzen. Ohne derartige Maßnahmen könnten der Zeitaufwand und die Kosten die Entwicklung neuer Systeme ab einer gewissen Komplexitätsstufe in Zukunft unerschwinglich machen.

"Der Einsatz moderner Open-Source-Prozessoren öffnet die Tür für Hochleistungsanwendungen auf zukünftigen Satelliten", erklärt Eckart Göhler, OHB-Projektleiter für METASAT. "Für OHB liegt der Hauptnutzen und Schwerpunkt von METASAT in der Verwendung einer Virtualisierungsschicht, die es ermöglicht, kleine, aber kritische und teure Softwareteile von weniger kritischen Softwareanwendungen zu trennen."

Europäische Partnerschaft

Das METASAT-Konsortium besteht aus fünf Partnern aus drei europäischen Ländern: dem Barcelona Supercomputing Center (BSC), der Ikerlan S. Coop und Fent Innovative Software Solutions (FentISS) aus Spanien, Collins Aerospace aus Italien und der OHB System AG aus Deutschland. Diese Kombination aus Innovationszentren (BSC, Ikerlan, Collins), einem mittelständischen Technologieintegrator (FentISS) und einem Endanwender (OHB System AG) ermöglicht es, die neue Designmethodik in einem realen Szenario zu entwickeln und zu testen. Dazu wird die OHB System AG Anwendungsfälle auf Basis realer Projekte (z.B. EnMAP) zur Verfügung stellen.