Autonome Raumfahrtmissionen erfordern die Fähigkeit, Fehler zu erkennen und ohne menschliches Eingreifen zu kompensieren. Ein neuer Ansatz verbindet Fehlermanagement (FM) mit Modell-basierter Systementwicklung (MBSE), um diese Anforderung zu erfüllen. Die Methode wurde erfolgreich anhand der NASA-Mission HelioSwarm getestet.
Verbindung von Systementwicklung und Fehleranalyse
Traditionell werden Fehlermanagement-Systeme oft erst nachträglich in bereits entworfene Systeme integriert. Dies führt zu ineffizienten Lösungen, die Probleme eher behandeln als verhindern. Die neue Methode integriert FM bereits in der frühen Entwurfsphase durch MBSE. Dabei kommt die Systems Modeling Language (SysML) zum Einsatz.
Im Rahmen eines SBIR-Phase-II-Vertrags entwickelte Qualtech Systems Inc. (QSI) Werkzeuge zur Verbindung von FM mit MBSE. Die TEAMS®-Software ermöglicht die Analyse von Fehlermodi, Auswirkungen und kritischen Ausfällen (FMECA) sowie Fehlerbaumanalysen (FTA) direkt aus SysML-Modellen. Die Tools geben zudem Empfehlungen für Designverbesserungen wie optimale Sensorplatzierungen.
Praxistest mit HelioSwarm
Die Methode wurde an der HelioSwarm-Mission demonstriert. Diese Mission besteht aus einem Hauptsatelliten und acht Kleinsatelliten, die gemeinsam Turbulenzen im Sonnenwind untersuchen. Die Konstellation erfordert hohe Autonomie, da gleichzeitige Messungen über verschiedene Entfernungen koordiniert werden müssen.
Durch die frühe Integration von FM in den Entwurfsprozess können Fehlererkennung und Diagnose bereits in der Designphase optimiert werden. Dies reduziert Entwicklungsrisiken und Kosten. Die Werkzeuge generieren standardisierte Ausgabeformate, die direkt in den Missionsentwurf einfließen können.
- Quelle: NASA-Artikel zur Integration von MBSE und FM für autonome Missionen
- Hintergrundinformationen: NASA Artemis-Programm