Deutsche Forscher wollen Positionierung und Steuerung von Raumfahrzeugen verbessern
Raumfahrzeuge müssen bei Landemanövern auf anderen Himmelskörpern oder beim Andocken an eine Raumstation selbstständig und präzise agieren. Bildgebende Sensoren erfassen dabei eine Flut von Daten, die in Echtzeit analysiert werden. Deutsche Wissenschafter haben nun ein System entwickelt, mit dem sich Raumfahrzeuge in Zukunft noch genauer steuern und positionieren lassen.
Damit ein Raumfahrzeug "sehen" kann und nicht aus dem Gleichgewicht gerät, braucht es einen leistungsfähigen Bordrechner. Dieser muss gleichzeitig eine Vielzahl von Sensordaten bearbeiten und den erschwerten Bedingungen im Weltall standhalten. Mit dem Projekt MUSE (Multicore-Architektur zur Sensorbasierten Positionsverfolgung im Weltraum) wollen die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST die Positionierung und Steuerung solcher Raumfahrzeuge verbessern.
Im Rahmen des Vorhabens entwickelten Wissenschafter vom FIRST einen Bordrechner, der mit modernen Multicore-Prozessoren eine äußerst hohe Rechenleistung schafft. Hochauflösende Kameras sowie Infrarot oder Radarsensoren an den Raumfahrzeugen liefern immense Datenmengen, mit deren Hilfe die Lage des Zielobjekts bestimmt wird. Diese Daten gilt es in Echtzeit zu verarbeiten, um die genaue Steuerung des Fahrzeugs zu berechnen. Bisherige weltraumtaugliche Rechner mussten hier aufgrund des hohen Leistungsbedarfs immer Abstriche in punkto Qualität machen.
Hohe Rechenleistung unter Computer-feindlichen Bedingungen
"Die große Herausforderung im Weltall ist: Bei minimalen Anforderungen an Stromversorgung, Gewicht, Platz und Kühlung muss das System eine enorm hohe Rechenleistung bereitstellen. Zudem können durch Weltraumstrahlung sporadisch Datenverfälschungen auftreten, die es anhand von Fehlertoleranzmechanismen zu erkennen und beheben gilt", erklärt Samuel Pletner, verantwortlich für Business Development Luft- und Raumfahrt bei FIRST. "Wir müssen zuverlässig ausschließen, dass unerkannte Fehler zu falschen Steuerbefehlen und damit unkontrollierten Bewegungen des Raumfahrzeugs führen".
Das Problem lösen die Forscher mit dem Multicore-Prozessor P4080 des Herstellers Freescale, der hoch integriert und besonders robust ist. Neben maximaler Rechenleistung lassen sich damit auch leistungsfähigere Fehlertoleranzmechanismen realisieren. Speziell für Multicore-Architekturen haben die Fraunhofer-Experten komplexe Algorithmen zur Positionserkennung entwickelt. Kritische Berechnungen können damit auf verschiedenen Prozessorkernen durchgeführt und die Ergebnisse durch einen sicheren Vergleich überprüft werden. (red)
