Integration von Fehlermanagement und modellbasierter Systementwicklung
Autonome Raumfahrtoperationen erfordern die Fähigkeit, Störungen zu erkennen und eigenständig zu beheben. Um diese Anforderung zu erfüllen, hat die NASA ein Verfahren entwickelt, das das Fehlermanagement (FM) direkt mit der modellbasierten Systementwicklung (MBSE) verbindet. Das Konzept wurde anhand des frühen Entwurfs der Mission HelioSwarm demonstriert, wobei ein modellbasiertes Failure‑Modes‑and‑Effects‑Analysis (FMEA) und Fehlbaumsysteme erzeugt wurden.
Qualtech Systems und das TEAMS‑Werkzeug
Im Rahmen eines Phase‑II‑SBIR‑Vertrags erhielt Qualtech Systems Inc. (QSI) den Auftrag, FM‑Funktionen in sein kommerzielles TEAMS®‑Werkzeug zu integrieren. Das Werkzeug, das bereits aus einer früheren NASA‑SBIR‑Förderung hervorging, unterstützt nun die Modellierung und Analyse von Fehlerszenarien für HelioSwarm und weitere heliophysikalische Missionen.
Einbindung von SysML v2
QSI arbeitete dabei eng mit dem SysML v2 Submission Team zusammen und integrierte FM‑Konzepte in die neueste Version der Systems Modeling Language (SysML). Die erweiterten Modelle können automatisch in Fehlermodell‑ und Fehlbaum‑Analysen übersetzt werden, wodurch Systemingenieure FM‑Aspekte innerhalb des MBSE‑Prozesses prüfen können.
HelioSwarm‑Demonstration
HelioSwarm besteht aus einem Hub und acht ko‑orbitalen Kleinsatelliten, die gleichzeitig magnetische Feldfluktuationen und Protonenströmungen im zirkulären Raum messen. Durch die QSI‑Toolchain wurden FMECAs und Fault‑Tree‑Analysen für Subsysteme wie Datenverarbeitung, Energieversorgung, Lageregelung und Kommunikation erstellt. Die Analysen lieferten konkrete Designempfehlungen, beispielsweise optimale Sensorpositionen, die in den Missionsentwurf integriert wurden.
Bedeutung für zukünftige Missionen
Die Technologie soll künftig bei autonomen NASA‑Projekten, etwa dem Artemis‑Programm oder dem Gateway, eingesetzt werden. Durch die frühe Integration von Fehlermanagement können Kosten‑ und Terminrisiken reduziert und die Systemresilienz bereits im Entwurfsstadium verbessert werden.
Anwendungen außerhalb von NASA
Die QSI‑Lösung ist zudem für militärische Systeme, kommerzielle Raumfahrzeuge, zivile Luft‑ und Schifffahrt sowie Energie‑ und Verkehrsinfrastrukturen relevant, weil sie effiziente FM‑Analysen und Architektur‑Abwägungen ermöglicht. Dieser Bericht basiert auf Informationen von NASA, lizenziert unter Public Domain (U.S. Government Work).
Ende der Uebertragung