Space Exploration Technologies arbeitet daran, die Kosten und die technologischen Hindernisse zu überwinden, die mit einem Flug ins Weltall verbunden sind. Hierfür nutzt das Unternehmen die vereinheitlichte Design-Umgebung von Altium Designer.
„Als PCB Design-Tool kann es Altium Designer mit jedem anderen Produkt aufnehmen. Die vereinheitlichte Design-Umgebung ist intuitiv und ermöglicht ein problemloses Management meiner Projekte. In nur zwei Wochen hatte ich das Tool im Griff, konnte das Design für meine Leiterplatte erstellen und hatte schließlich eine komplett bestückte Baugruppe bereit zum Test. Altium Designer ist ein unglaublich flexibles und leistungsstarkes Tool. Ich würde jedem Elektronik-Designer einen Umstieg empfehlen.“
- Matt Soule,
Engineer, SpaceX
Die Ausgangslage
Das Weltall war bisher die Domäne von zahlungskräftigen Organisationen, wie Regierungen und großen Unternehmen. Angesichts der rasanten Entwicklungen in der Elektronik und Informationstechnik will das Unternehmen Space Exploration Technologies, oder kurz SpaceX, aus El Segundo, Kalifornien, die Kostenhürde endgültig überwinden. Dafür nutzt das Unternehmen kostengünstige Trägerraketen des Typs Falcon sowie das Raumfahrzeug Dragon. Durch die Kombination innovativer Verfahren, intuitiver Tools und einem unorthodoxen Management hat es SpaceX geschafft, kostengünstige Fahrzeuge zu entwickeln, die voller Raumfahrtelektronik von höchster Qualität stecken. Dank dieser Philosophie konnte SpaceX einen COTS-Vertrag (Commercial Orbital Transport Services) mit der NASA abschließen. Dieser Vertrag soll zeigen, dass auch mit privaten Raumfahrzeugen Start- und Versorgungsservices für die International Space Station (ISS) erbracht werden können.
Die Herausforderung
Weltraumtechnologie ist einzigartig. Die gesamte Elektronik und die dazugehörigen Bauteile müssen den höchsten Qualitätsstandards entsprechen, extrem zuverlässig sein und eine Reihe von branchenspezifischen und behördlichen Richtlinien erfüllen. Die physikalische Belastung des Raketenstarts und die extremen Bedingungen im Weltall stellen hohe Anforderungen an alle Systeme, insbesondere an die Elektronik.
Damit die Raketen diese anspruchsvollen Anforderungen erfüllen, entwickelt SpaceX viele seiner Baugruppen und Controller unter Berücksichtigung einer entsprechenden Fehlertoleranz. Diese zeitaufwändige Methode garantiert, dass alle Systeme auch dann weiter funktionieren, wenn ein Bauteil ausfällt. Controller und Baugruppen sind mit zusätzlichen Bauteilen und Backup-Mechanismen ausgestattet, um eine höhere Zuverlässigkeit zu erreichen. Angesicht von hoch-komplexen Designs wie z.B. einem fehlertoleranten Controller mit mehreren FPGAs bestand die Herausforderung für SpaceX darin, diese Designs termingerecht fertigzustellen und dabei eine hohe Qualität und niedrige Kosten zu gewährleisten.
Die Lösung
Seitdem Altium Designer in den Produktionsprozess integriert wurde, hat sich der Design-Prozess bei SpaceX deutlich vereinfacht. Das vereinheitlichte System von Altium ermöglicht eine sehr viel bessere Versionskontrolle, als das vorherige Toolset, so dass SpaceX die fortlaufende Entwicklung jetzt besser verwalten kann. Durch die Live Design-Funktionen von Altium können die einfachen Änderungen automatisch in allen bereits erstellten Baugruppen- und Schaltplandaten angepasst werden. Das Ergebnis: ein flexibler und trotzdem zuverlässiger Entwicklungs- und Dokumentationsprozess für alle PCB-Designs von SpaceX. Die umfassenden Bibliotheken von Altium waren geradezu ein Segen für die Entwicklungsarbeit bei SpaceX. Durch die Bibliotheksfunktion stehen die neuesten und aktuellsten Bauteile in einem benutzerfreundlichen System zur Verfügung. Außerdem können die Ingenieure nun neue Bauteile selbst hinzufügen, was eine bessere Anpassung und eine einfachere Erweiterung der Baugruppen ermöglicht.
Außerdem wurde der Design-Flow mit den einsatzbereiten FPGA-basierenden Bauteilen von Altium Designer ergänzt, um eine sofortige FPGA-Integration zu ermöglichen. Dank dieser Funktion kann SpaceX FPGAs sofort in seine Designs integrieren und problemlos auf Schaltplanebene eingeben. Durch die Kombination dieser Funktionen hat SpaceX vollständige Lösungen auf einer einzigen Plattform zur Verfügung.
Die Ergebnisse
SpaceX fand schnell heraus, dass mit Hilfe von Altium Designer die kostengünstigen, extrem zuverlässigen Designs weiter verbessert werden konnten. So hat SpaceX z.B. Raumfahrtelektroniksysteme entwickelt, die den gleichen Qualitätsstandards entsprechen wie diejenigen, die in Satellitenprojekten im Wert von vielen Millionen Dollar verwendet werden.
Seit der Einführung von Altium Designer in den Entwicklungsprozess konnte SpaceX erhebliche Produktivitätssteigerungen verbuchen. Ohne die Software vorher zu kennen, waren die Ingenieure problemlos dazu in der Lage, Designs fertigzustellen. Das übliche Training, das ansonsten für separate oder locker miteinander verbundene Werkzeuge notwendig ist, konnte völlig entfallen. Schon zwei Wochen nachdem die Altium-Technologie erstmals zum Einsatz kam, konnten die Ingenieure eine Baugruppe zur Stromverteilung und Regelung erstellen. Dieser Trend hat sich fortgesetzt. Die Projektdurchlaufzeit wurde bei SpaceX exponentiell beschleunigt.
Produktinformation
Die kostengünstigen und wiederverwendbaren Raketen von SpaceX umfassen die Produkte Falcon 1, Falcon 9 und Falcon 9 Heavy. Die kleinste Rakete, Falcon 1, kann bis zu 570 kg in die LEO-Umlaufbahn (Low Earth Orbit) transportieren. Die größte Rakete, die Falcon 9 Heavy, kann bis zu 28.700 kg in die LEO- und 10.350 kg in die GTO-Umlaufbahn (Geosynchronous Transfer Orbit) transportieren.
Das Raumschiff Dragon hebt mit einer Falcon 9 Trägerrakete ab und kann bis zu 2500 kg Fracht oder eine Crew von bis zu sieben Astronauten in den LEO transportieren. Diese Fähigkeit, Passagiere zu befördern, ist ein wichtiger Teil der allgemeinen SpaceX-Vision, die Kosten der Raumfahrt zu reduzieren und das Weltall öffentlichen und privaten Kunden zugänglich zu machen.
Kundeninformation
Since 2002, SpaceX has been creating a family of low-cost, reliable launch vehicles for the burgeoning private and commercial space sectors. The ability to reduce costs of space technology whilst increasing the power and reliability has been possible through innovative engineering practices and a flat management structure. By developing commercially viable launch vehicles, SpaceX intends to break down the barriers of space travel and open up the future to greater possibilities.
Weitere Informationen finden Sie unter:www.spacex.com
