Für die Weltraumforschung ist die Software entscheidend

Bei der Entwicklung des James-Webb-Weltraumteleskops kam eine Reihe von Software-Tools zum Einsatz. Der neue Weggefährte des Hubble-Weltraumteleskops soll im Weltraum die neuen Geheimnisse des Universums enthüllen.

Denken Sie einmal an Ihr letztes Konstruktionsprojekt zurück. Gab es dabei höchste technische Anforderungen, die damals kaum erfüllbar schienen? Dann stellen Sie sich jetzt eine Konstruktion vor, die in der rauen Umgebung des Weltraums Bestand haben muss. Ein System, das über ein Jahrzehnt lang mit Strom versorgt werden und einwandfrei funktionieren muss, weil es keine Möglichkeiten für Servicemaßnahmen gibt.

Die einzigartigen IC-Entwurfs- und ‑Prüfwerkzeuge von Mentor waren für unseren Entwurfs-Workflow ideal geeignet und trugen wesentlich dazu bei, dass wir die sehr anspruchsvollen Spezifikationen und den äußerst engen Zeitplan unseres JWST ADC-IC-Projekts einhalten konnten.
Dr. Lanny Lewyn, Gründer von Lewyn Consulting Incorporated (LCI)

Herausforderungen ohne Ende

Und das war nur eine der Herausforderungen für die Ingenieure bei der Entwicklung der nächsten Teleskopgeneration als Nachfolger für das Hubble-Weltraumteleskop (HST): des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST). Es soll erheblich weiter durch die Wolken der dunklen Materie des außergalaktischen Universums blicken. Weiter zurück in der Zeit – bis zur Epoche des „ersten Lichts“ und zur Geburt der allerersten Sterne. Und es soll die Suche nach Leben auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems (Exoplaneten) unterstützen. 

 

Software ist entscheidend

 

Mentor und Siemens sind maßgeblich daran beteiligt, das JWST zum Leben zu erwecken. Das Integrated Science Instrument Module (ISIM) im Teleskop enthält eine komplexe Kombination von Sensoren, Kameras und Elektronik.

Während des gesamten Projekts – vom einfachsten Spezial-IC bis hin zur multiphysikalischen Gesamtsimulation der vier wissenschaftlichen Instrumente im ISIM – wurde die Software umfassend eingesetzt.

  • Die Tanner Design Suite (mit eingebauter Calibre-Integration) wurde zur Entwicklung des kritischen Analog-Digital-Wandlerarrays (ADC) genutzt, das die analogen Bilder des James-Webb-Kamerasystems in digitale Bilddaten umwandelt, die zur Erde gesandt werden können. Dieses Array ist Teil eines ASIC, das Teledyne Technologies mit Unterstützung von Lewyn Consulting Incorporated (LCI) für drei der vier optischen Instrumente liefert. Ein Whitepaper mit dem Titel „Analog-to-Digital Conversion is Key for Deep Space Exploration with the James Webb Space Telescope“ (Analog-Digital-Konvertierung: essentielle Technik für die Weltraumforschung mit dem James-Webb-Weltraumteleskop) kann hier kostenlos heruntergeladen werden, und ein weiteres Whitepaper mit dem Titel „In Search of Life on the Exoplanets“ (Auf der Suche nach Leben auf den Exoplaneten) ist – ebenfalls kostenlos – hier abrufbar.
  • Am Space Research Center der University of Leicester in Großbritannien kamen beim Entwurf, bei der Simulation und bei der Fertigung des MIRI-Moduls sowohl UX als auch NX und Teamcenter zum Einsatz. Die Fallstudie „University of Leicester Space Research Center Case Study“ kann hier abgerufen werden.
  • Für die elektronischen Verbindungen zwischen den Geräten wurde die Software Capital eingesetzt.And finally, using Femap helped NASA to simulate the performance of James Webb Space Telescope components. The software was used to bring together all the solver information for thermal and structural analysis of the fully-assembled instrument modules on the James Webb. 
  • Und zu guter Letzt unterstützte der Einsatz von Femap die NASA dabei, die Leistungsfähigkeit der Komponenten des James-Webb-Weltraumteleskops zu simulieren. Die Software wurde eingesetzt, um alle Solver-Informationen für die thermische und strukturelle Analyse der am James-Webb-Teleskop montierten Instrumentenmodule zusammenzuführen.      

Übrigens wird das Zeitalter des Universums (seit dem „Urknall“) auf etwa 13,82 Milliarden Jahre geschätzt. Und wenn irgendwo da draußen Leben ist? Es gibt noch so viele Geheimnisse im Universum. Vielleicht kann das JWST dabei helfen, einige von ihnen zu enthüllen.