eta_max space Raumfahrttechnologietage 2003 eta_max space GmbH

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1 Open Source und COTS Lösungen für Thermal und Space Environment Analysis Tools Anwendung von zukünftigen Space Debris Standards in Satellitenprojekten GmbH Richard-Wagner-Str.1 D Braunschweig Tel: Fax: , DLR, Köln-Porz page 1

2 Überblick GmbH Company Profile Schwerpunkte unserer Tätigkeit Software Engineering Software Verification & Validation Raumfahrtstudien Open Source und COTS Lösungen für Space Environment Analysis Tools Anwendung von zukünftigen Space Debris Standards in Satellitenprojekten Empfehlungen Zusammenfassung , DLR, Köln-Porz page 2

3 Company Profile Gründung Juni 1997 in Braunschweig Geschäftsform GmbH (100% Privatbesitz) Mitarbeiter 16 (Mai 2003) Umsatz 1,2 M (2002) Geschäftsräume im IAM in Braunschweig , DLR, Köln-Porz page 3

4 Company Profile Geschäftsbereiche und Referenzen R Raumfahrtstudien ESA (ca. 20 Studien) DLR Partner (QinetiQ, Patria, OHB,..) V Verifizierung und Validierung Siemens Verkehrstechnik Luftfahrtindustrie S Software Engineering Luftfahrtindustrie ESA , DLR, Köln-Porz page 4

5 Schwerpunkte S Software Engineering Dienstleistungen im Bereich des Software Engineerings komplexer, häufig sicherheits- oder unternehmenskritischer Systeme mit höchsten Qualitätsstandards. Entwicklung von Benutzeroberflächen bis zur hardwarenahen Programmierung in Echtzeitsystemen. Jeder Software-Entwicklungsprozess wird begleitet durch Lebenszyklusmodelle wie dem V-Modell. V Verifizierung und Validierung Anforderungensanalyse, Verifikation der Anforderungsspezifikationen, Planung der Software- Validierung, Verifikation des Software-Designs, Code Review und Modultest, Integrationstest, Systemtest und Abnahme, Validierungsbericht, -ergebnis, Unterstützung des Begutachtungs- und Zulassungsprozesses Software-Engineering-Standards: CENELEC-Normen EN ff, ESA-PSS-05 bzw. ECSS-E-40, RTCA/DO-178B R Raumfahrtstudien Hauptthematik: Space Debris Tools zur Risikoanalyse für Raumfahrzeuge und deren Komponenten (MASTER, ESABASE) Space Debris End-to-End Service zur Umsetzung der European Space Debris Mitigation Standards (EDMS) in Arbeitsanweisungen , DLR, Köln-Porz page 5

6 Feststellungen Kleine/mittlere Unternehmen wie sind in der Regel keine Hardwarelieferanten, sondern Dienstleister Kleine/mittlere Unternehmen wie sind häufig in Nischentechnologien tätig. Im Falle z.b.: Open Source und COTS Lösungen für Thermal und Space Environment Analysis Tools Anwendung von zukünftigen Space Debris Standards in Satellitenprojekten Wunsch: Unterstützung der Dienstleister und Nischentechnologien durch die nationale Agentur , DLR, Köln-Porz page 6

7 Open Source und COTS Lösungen für Thermal und Space Environment Analysis Tools , DLR, Köln-Porz page 7

8 Open Source und COTS Lösungen für Thermal und Space Environment Analysis Tools Verfügbare Tools (ESABASE, ESARAD, ESATAN, etc..) sind überaltert und benötigen einen zeitgemäßen Ersatz Steigende Kosten der Unterhaltung aufgrund veralteter Technologien Steigende Kosten zur Implementation neuer Funktionalitäten Veraltete Plattformen und Software-Technologien T&SE tools sind für die Entwicklung jedes raumfahrtauglichen Bauteils von existentieller Bedeutung Langfristige Verfügbarkeit der Tools für die europäische Industrie muss gesichert werden Angemessene Lösung für kleine Benutzergruppen muss gefunden werden Verfügbarkeit von nicht europäischen wird durch Exortbeschränkungen und politische Maßnahmen eingeschränkt Eine standardisierte Schnittstelle zum Datenaustausch mit anderen tools (CAD) ist von höchster Bedeutung , DLR, Köln-Porz page 8

9 ESABASE (alt) , DLR, Köln-Porz page 9

10 PC - ESABASE Menu bar Tool bar Project Explorer Geometry Builder Outline Console Property Editor , DLR, Köln-Porz page 10

11 OTS/Open Source Bausteine Graphical User Interface Data model CAD data exchange (STEP compliance) 3D geometrical visualisation 2D non-geometrical visualisation 3D non-geometrical visualisation Report generation Help system Eclipse / Java Open Cascade (OCAF) Open Cascade Open Cascade VisAD VisAD JFreeReport Eclipse (HTML) , DLR, Köln-Porz page 11

12 ESA Technologieharmonisierungsinitiative (in der Hauptsache getragen von D/TOS-MCV, D/TOS-EMA) STEP-NRF & STEP-TAS (TRP) ) STEP-SPE (GSTP) STEP-SPE upgrade Model processing through STEP (CNES) STEP-NRF/HDF5 datastore Set-up and maintain web-based exchange standards implementation, validation and verification process Set up Steering Board Architecture & Interfaces ITT/TEB Part 1 T&SE Toolkit development and implementation 2) Go / No Go (Approval IPC) Alpha release to start integration testing α Migration/improvement of existing T&SE application functionality PC-ESABASE/Debris Domain specific application developments (presently outside harmonisation action) PC-ESABASE/Other Maintenance existing tools ESARAD, ESATAN, FHTS 3) OSS for thermal (GSP) Thermal concept design tool (TRP) Cluster & GRID large scale thermal (GSP) Incremental self-contained deliveries (~ 5 TBC) , DLR, Köln-Porz page 12

13 Neuentwicklung von T&SE Tools Anstrengungen der ESA sind deutlich sichtbar, Interesse der europäischen Industrie (Nutzer) ist groß Deutsche Expertise zur Entwicklung neuer, zeitgemäßer Lösungen ist, sowohl in kleinen, als auch in großen Firmen vorhanden Interesse anderer europäischer Firmen, insbesondere in F ist deutlich spürbar Wettbewerbsvorteile französicher Firmen ergeben sich durch Anstrengungen des CNES, insbesondere im Bereich STEP , DLR, Köln-Porz page 13

14 Anwendung von zukünftigen Space Debris Standards in Satellitenprojekten , DLR, Köln-Porz page 14

15 Die Space Debris Problematik Weltraumschrott bzw. Space Debris sind alle vom Menschen erschaffene Objekte und Fragmente, die sich in der Erdumlaufbahn befinden oder wieder in die Atmosphäre eintreten und keine Funktion erfüllen oder erfüllen werden. Mehr als 9000 katalogisierte Objekte > 10 cm befinden sich in Orbit um die Erde. Nur 6% davon sind operationelle Satelliten. Der größte Teil des Weltraumschrotts besteht aus Objekten kleiner als 10 cm. Die Anzahl an Objekte > 1 cm wird auf bis geschätzt. Wenn keine Maßnahmen in der Zukunft ergriffen werden, wird die Anzahl an Kollisionen auf unkontrollierbare Weise steigen , DLR, Köln-Porz page 15

16 Space Debris Raumfahrtmüll (Space Debris) ist ein von den internationale Agenturen anerkanntes Problem Zur Verhinderung eines unkontrollierten Wachstums sind Vorschriften zur zukünftigen Vermeidung des Raumfahrtmüll erstellt worden (z.b. EDMS) In absehbarer Zukunft werden diese Standards für Satellitenprojekte anwendbar sein Für Firmen, die sich heute mit der Problematik beschäftigen, ergibt sich in Zukunft ein Wettbewerbsvorteil Im Rahmen des DLR Projektes Space Debris End-to-End Service wurde ein Prozess zur Anwendung der Debris Guidelines für Ingenieure erarbeitete Das Projekt hat in den Kreisen der Betroffenen große Anerkennung geerntet. Um den Nutzen allerdings greifbar zu machen, steht die Anwendung/Begleitung an einem konkreten Projekt aus Begleitung eines nationalen Projektes (TerraSar; zukünftiges Projekt) Unterstützung der Europäisierung des Prozesses und der Anwendung für ein ESA- Projekt , DLR, Köln-Porz page 16

17 Project phase Guideline Requirements Shall be applied May be Applied Shall be Reviewed May be Reviewed 1.1 PHASE A PHASE B PHASE C PHASE D PHASE E PHASE F Documents Required Parameters Mitigation Plan Project teams , DLR, Köln-Porz page 17

18 Anwendung des SDETES auf ein Kleinsatellitenprojket Beispielhafte Anwendung des SDETES auf en Kleinsatellitenmission Anforderungen: Selection & tailoring of standards Establishment of organisational structures Preparation of a Mitigation Plan Determine Requirements for the Launch Phase Analysis of possible Debris sources Planning of the disposal Phase Design synthesis and establishment of design requirements Standards Standards EDMS EDMS Debris Sources Application Mitigation SDETES Guideline Design constraints Operational constraints Costs Launch Conditions , DLR, Köln-Porz page 18

19 Example: Avoidance of Mission Related Objects Adequate Design Measures for the avoidance of MROs Generic measure: minimisation of debris "critical" situations and mission phases has to be implemented early in the project: during Phase B latest, utilisation of mechanisms for protection covers or similar objects (see example), utilisation of debris-free devices for un-locking or separation procedures (see example). Example: Folding mechanism (spring) Debris-free unlocking device [Source: Starsys Research] ABRIXAS Instrument Shutter Debris-free un-locking Device (Paraffin Actuator) , DLR, Köln-Porz page 19

20 Zusammenfassung Unterstützung der Dienstleister und Nischentechnologien durch die nationale Agentur Anwendung des Space Debris End-to-End Service auf ein konkretes Satellitenprojekt Begleitung eines nationalen Projektes (TerraSar; zukünftiges Projekt) Unterstützung der Europäisierung des Prozesses und der Anwendung für ein ESA-Projekt , DLR, Köln-Porz page 20

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