Eine Plug-and-Play-Norm für Weltraumsysteme
Eine einzige Schnittstelle, die eine Verbindung mit mehreren Weltraumgeräten ermöglicht, klingt zwar praktisch, ist bislang jedoch nicht realisiert worden. Noch immer spricht jede Standardschnittstelle „ihre eigene Sprache“. Das EU-finanzierte Projekt SPACE USB(öffnet in neuem Fenster) änderte dies, da es die Hindernisse für ein genormtes Steckverbinderdesign von Weltraumsystemen beseitigte. Durch die Vorstellung eines einzigen Schnittstellen-Prototypen, der die vollständige elektrische und mechanische Kompatibilität mit drei wichtigen europäischen Raumfahrtdienstleistungsschnittstellen – HOTDOCK, SIROM und iSSI – demonstriert, können in Zukunft Verbindungen in der Umlaufbahn ohne menschliches Eingreifen hergestellt werden. Dies wurde vor allem durch die Förderung der Zusammenarbeit zwischen konkurrierenden Unternehmen im Bereich der Raumfahrttechnik erreicht, die zu geringfügigen Kompromissen bei ihren Standardschnittstellen für die erfolgreich Anpassung an die Lösung von SPACE USB angehalten wurden.
Die Kluft zwischen konkurrierenden Unternehmen überwinden
„Die Partnerschaft mit drei führenden europäischen Herstellern – SENER (Spanien), Space Application Services (Belgien) und iBOSS (Deutschland) – verschaffte uns die solide Grundlage, die wir brauchten, um die Innovation bei den Systemverbindungen voranzubringen und ein einheitliches System zu erstellen“, erklärt Projektkoordinator Raphael Boissonnade. Diese Partnerschaft erforderte einen grundlegenden Bewusstseinswandel. „Zunächst mussten wir diese Partnerunternehmen, die außerhalb des Projekts im Wettbewerb miteinander stehen, zur Zusammenarbeit an einer gemeinsamen Vision bewegen“, fügt Boissonnade hinzu. Durch intensive Bemühungen und stetige Fortschritte konnten die Projektverantwortlichen schließlich die Bedeutung der Teamarbeit verdeutlichen und eine gemeinsame Ausrichtung auf die Projektziele erreichen.
Herausforderungen der Interoperabilität
Eine der größten Herausforderungen bestand darin, zu definieren, was eine Systemverbindung wirklich ausmacht, und herauszufinden, wie eine Normung erreicht werden kann, da jede Systemverbindung einzigartig und mit anderen völlig inkompatibel ist. Das Team erkannte dann, dass die forcierte vollständige Anpassung aller Systeme an die geplante Lösung von SPACE USB zu Schwierigkeiten führen würde. „Zu diesem Zweck haben wir die Partnerunternehmen darum gebeten, eine private Rangliste der Gerätefunktionen aufzustellen, die sie für am wichtigsten halten und nicht ändern möchten“, erläutert Projektmitglied Matisse Briand. „Durch umsichtige Verhandlungen und Kompromisse – etwa wenn ein Partnerunternehmen eine Funktion priorisierte, die ein anderes Partnerunternehmen für weniger wichtig erachtete – haben wir eine gemeinsame Basis gefunden, ohne ein Unternehmen dazu zu zwingen, die ,DNA' – also die wesentlichen Eigenschaften – seiner bestehenden Produkte vollständig zu ändern.“ Eine weitere große Herausforderung stellte die Symmetrie dar. Die ursprünglichen Geräteschnittstellen der Partnerunternehmen waren unterschiedlich und wiesen Symmetrien von 90 Grad und 120 Grad auf. Laut dem Koordinator hat sich Space Application Services in Bezug auf die mechanische Verbindung mit der Lösung von SPACE USB dazu bereit erklärt, sein Gerät für eine 120-Grad-Symmetrie zu modifizieren. Dieser Kompromiss ermöglichte es, alle drei Schnittstellen in einem einzigen, genormten Steckerdesign zusammenzufassen.
Eine neue Ära für Dienstleistungen in der Erdumlaufbahn
Die Lösung von SPACE USB ist eine universelle, serielle Standardschnittstelle für die Raumfahrt, die als passives Gerät arbeitet. Sobald ein aktives Gerät gekoppelt ist, wird der Daten-/Energieaustausch zwischen Systemen ermöglicht. Die kompakte Lösung funktioniert symmetrisch. Sie kann mit Ausrichtungsfehlern umgehen, große Lasten übertragen und die Zuverlässigkeit mit Sicherungssystemen zur Vermeidung von Ausfällen aufrechterhalten. Während der Validierung verwendete das Team einen Roboterarm und eine einfache LED-Folie, um die Funktionsfähigkeit der Lösung zu beweisen, wie in diesem Video(öffnet in neuem Fenster) zu sehen ist. Die Erprobung des Prototypen brachte das Team an seine Grenzen. Aufgrund von Verzögerungen in der Lieferkette schrumpfte die ursprünglich geplante Erprobungszeit von einem Monat auf lediglich eine Woche pro Partnerunternehmen zusammen. Trotz dieser knappen Fristen hat das Team seine Lösung erfolgreich validiert. „SPACE USB ist zwar nur der erste Schritt, legt aber den Grundstein für weitere Initiativen zur Förderung der Interoperabilität im Weltraum. Entsprechend der Entwicklungsgeschichte des USB-Steckers auf der Erde in den letzten 30 Jahren, wird diese Schnittstelle weiter wachsen, um den künftigen Anforderungen der Weltraumforschung gerecht zu werden und Dienstleistungen in der Erdumlaufbahn allgemein zu demokratisieren“, lautet das Fazit von Boissonnade. Weitere Informationen über die Aktivitäten, die zum finalen Prototyp führten, sind in dieser CORDIS-Pressemitteilung zu finden.
