OpenVMS, Numerical Control und Strom im All


Der Zusammenhang zwischen diesen Themen ist vermutlich weder auf den ersten, noch auf den zweiten Blick offensichtlich und eine Verbindung mag daher abstrus erscheinen. Dennoch existiert eine sehr enge Verbindung:

Die Stromversorgung von etwa 100 (Stand 2010) im Erdorbit befindlichen Satelliten basiert auf Solargeneratoren, deren monokristaline Zellen von einer Maschine miteinander verschweisst wurden, deren NC-Produktionsdaten auf einer VAX unter OpenVMS mittels eines NC-Programmiersystems erstellt wurden.

Das Allerschoenste daran ist die

Legacy Hardware

Die Daseinsberechtigung der mittlerweile mehr als 25 Jahre alten Solarzellen-Schweissmaschine basiert auf deren Robustheit, aber vor allem auf deren Fertigungsgenauigkeit. Versuche, diese fuer spezielle Zwecke genutzte Maschine durch neuere Typen zu ersetzen, scheiterten bislang klaeglich an fuer orbitale Anwendungszwecke unzureichender Fertigungsqualitaet.

Bei den zur Erzeugung von NC-Daten genutzten EDV-Geraeten handelt es sich um eine MicroVAX 3100-85 und einen Facit Lochstreifenleser/-stanzer, die beide der Schweissmaschine in Sache des Alters kaum nachstehen, da sie allenfalls bis zu fuenf Jahren juenger sind.
Die NC-Daten werden VAX-seitig mittels eines Lochstreifenstanzers in Papier gemeisselt - weil die Schweissmaschine kein anderes Interface als einen Lochstreifenleser besitzt.


Die fuer die Datenerzeugung genutzte MicroVAX 3100-85

Der Facit Lochstreifenstanzer (und -leser)

Eine interessante Herausforderung war die Anbindung des Lochstreifenleser /-stanzers, der sowohl zum Stanzen als auch zum Lesen von Lochstreifen eine serielle Schnittstelle verwendet. Das Stanzen erfolgt mittels des PRINT Befehls ueber eine entsprechende Queue - womit die Schnittstelle fuer einen Lesezugriff (eigentlich) nicht mehr zur Verfuegung steht...
Da Lochstreifen aufgrund der mechanischen Erstellung durch einen Lesevorgung auf Korrektheit geprueft werden muessen (das Stanzwerk kann sich dejustieren), ist ein Lesezugriff zwingend erforderlich. Hierzu werden von einer Kommandoprozedur die Queue gestoppt, die Schnittstellen-Parameter veraendert, das Programm zum Lesen eines Streifens gestartet und abschliessend die Parameter wieder auf Stanzbetrieb zurueckgesetzt sowie die Queue erneut gestartet.


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Raumfahrt im Hobbykeller

Wie es dazu kam, dass Produktionsdaten fuer orbitale Technik seit Mitte der 1990er Jahre meinem Hobbykeller entspringen, ist eine fuer Aussenstehende vermutlich kaum nachvollziehbare und zu lange Geschichte. Kurz gesagt handelt es sich um das Ergebnis hastiger Entscheidungen auf Konzernebene aus der Aera Mehdorn bei der Deutschen Aerospace, die Umzuege der Solargenerator-Produktionstaette quer durch Deutschland und den Verlust der noetigen EDV-Infrastruktur vor Ort zur Folge hatten.

Gekritzel2Power

Zweck der NC-Programmierung ist es, ein fuer eine Werkzeugmaschine ausfuehrbares Programm zu erzeugen, dessen Grundlage eine geometrische Beschreibung ist. Die geometrischen Beschreibungen basieren im unten gezeigten Fall auf rudimentaeren Skizzen aus dem ehemaligen Haus Daimler-Chrysler Aerospace, heute EADS. Orbitale Projekte, speziell im Bereich der Satellitentechnik werden bei EADS seit einiger Zeit vom zum Konzern gehoerenden Unternehmen Astrium abgewickelt.

Beschreibung der geometrischen Rahmenbedingungen

Beschreibung der Hindernisse im Arbeitsbereich

Die geometrischen Beschreibungen beinhalten Daten zur Form und Abmessungen sowie zu Hindernissen auf der nutzbaren Flaeche fuer die vorgegebene Anzahl der Zellen, die am Ende der Kette einen Generator mit der geforderten Kapazitaet bilden muessen. Kurzum: Schachteln, Optimierung der Maschinenfahrwege und Ansteuerung der resultierenden Schweisspunkte. Dabei half der Rechenknecht:


Auszug aus der Geometriebeschreibung - zur Minimierung des Aufwands werden wiederkehrende Schritte in Schleifen abgebildet.

Darstellung des Maschinenverfahrwegs mit gesetzten Schweisspunkten

Stichprobe: Positionskontrolle einzelner Schweisspunkte

Der Prozessorlauf erzeugt ein NC-Programm, welches auf einen Lochstreifen gestanzt wird. Dieser wird von der Solarzellen-Schweissmaschine eingelesen, welche die einzelnen Zellen zu Panels fuer den Generator verschweisst.

Die einzelnen Projekte


umfassen Satelliten fuer verschiedenste Verwendungszwecke. Von Forschung ueber Kommunikation und Umweltbeobachtung bis hin zu Wetterprognose und der Geheimhaltung unterliegenden Zwecken. Die folgende Liste ist nur eine unvollstaendige Auswahl von Satelliten, deren Stromversorgung auf durch OpenVMS berechneten Schweissdaten basiert:

Name Jahr Internationale Kennung
     
Telstar 11 1994 079A
SAX 1996 027A
Italsat-2 1996 044A
Insat 2D 1997 027B
SOHO 1998 -
Landsat 7 1999 -
Globalstar 1998-2000 -
SPOT 2000 -
Cluster II 2000 041A,041B,045A,045B
Globalsat 2002 -
Eutelsat W5 2002 051A
Radarsat-2 2007 061A
Metop 1 2005 044A

Einige dieser Namen bezeichnen umfangreiche Serien. So ist z.B. GLOBALSTAR mit 52 Einheiten vertreten, weshalb hier auf die Nennung der Kennungen verzichtet wird.

Realtime Bilder von LandSat findet man bei der NASA.
Bilder der Satelliten SPOT4 und SPOT5 finden sich in Google Earth. In der Auswahl "Ebenen" den Punkt "Mehr" aufklappen und "Spot Image" waehlen (siehe rechts).