Lektionen aus der Tiefraumautomatisierung

Im Oktober 2020 verließ die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx den Orbit um den Asteroiden (101955) Bennu und entnahm erfolgreich eine Probe von der Asteroidenoberfläche. Die Mission, deren Rückkehr für 2023 erwartete Mission soll Wissenschaftlern dabei helfen, anhand der chemischen Zusammensetzung der Probe mehr über die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems zu erfahren.

Verglichen mit anderen Raumsonden weist OSIRIS-REx ein ganz besonders interessantes Merkmal auf – den Touch-and-Go-Mechanismus zur Probenentnahme (TAGSAM) — mithilfe eines 3,35 m langen, elektrisch angetriebenen Roboterarms inklusive drei Gelenkverbindungen und einer Probenentnahmevorrichtung an der Spitze. Der Arm verfügt über einen großen Bewegungsumfang und lässt sich beispielsweise bei der Probenentnahme vollständig strecken; zudem sind andere Positionen möglich, z. B. zur optischen Probenüberprüfung oder zum sicheren Verstauen.

Beeindruckend ist aber insbesondere, dass er vollkommen autonom arbeitet. Bennu ist über drei Lichtstunden entfernt, was händisches Steuern unmöglich macht, da jede einzelne Eingabe mindestens sechs Stunden für den Hin- und Rückweg benötigt. Jede Funktion – von der Steuerung der Schubdüsen über die Ausrichtung und den Vektor des Raumfahrzeugs bis zu den einzelnen TAGSAM-Positionen – muss im Vorfeld von NASA-Bodenteams programmiert werden. Jede Aktion, die eine Reaktion in unter sechs Stunden erfordert, muss in seine Bordlogikeinheit programmiert werden.

Der autonome TAGSAM ähnelt in vielerlei Hinsicht Roboterarmen in Fertigungsanlagen. Beispielsweise produziert FANUC ein breites Sortiment an Robotiklösungen, von sechsachsigen Kommissionierrobotern bis hin zu linearen CNC-Robotern, die größtenteils autonom in bedienerlosen Anlagen arbeiten, vergleichbar mit dem TAGSAM im All.

Langstreckenwartung

Aufgrund der Unzugänglichkeit des TAGSAM sind Wartungsmaßnahmen undurchführbar –  gleichzeitig könnte der Ausfall einer einzigen Komponente den Misserfolg der gesamten Mission bedeuten. Deshalb muss die Sonde im Rahmen der Mission über mehrere Jahre hinweg und unter extremen Bedingungen wartungsfrei arbeiten. Um den Wartungsbedarf zu eliminieren, legte sich die NASA beim Erstellen eines entsprechenden Designs und beim Erreichen der nötigen Fertigungsqualität mächtig ins Zeug. Nichtsdestotrotz baute die NASA redundante Antriebssets und Positionssensoren ein, um das Risiko weiter zu verringern.

Im Unterschied dazu sind Wartungsmaßnahmen auf der Erde selbstverständlich möglich. Tatsächlich vergeht kaum ein Tag ohne Instandhaltung. Hersteller, die Automatisierungsausrüstung einsetzen, müssen unweigerlich der Tatsache ins Auge sehen, dass Maschinen ausfallen können. Deshalb hält der Ansatz der NASA, „Wartung um jeden Preis zu verhindern", zahlreiche Lektionen für uns bereit.

Noch immer herrscht die Einstellung vor, dass Ausrüstung angeschafft und bis zu ihrem Versagen benutzt wird. Dank neuer Technologie ist es uns aber nun möglich, sowohl Neu- als auch Altgeräte mit Sensoren auszustatten, um ihre Funktion zu verfolgen und ihre Leistung nachzuvollziehen. Beispielsweise könnte ein Motor, der mit einem smarten, vernetzten Sensor ausgestattet ist, im Falle einer Überhitzung den Produktionsleiter alarmieren, um eine Produktionsunterbrechung und die eigene Überprüfung zu veranlassen. Ein noch umfassenderer Ansatz läge darin, Daten vernetzter Sensoren in einer zentralen Plattform zu bündeln und prädiktive Analysesoftware zu verwenden, um alle möglichen Probleme einer Anlage kenntlich zu machen.

Proaktive Ansätze wie diese ermöglichen es Herstellern, Stillstandszeiten zu beschränken – statt ungeplante Stillstandszeiten hinnehmen zu müssen, die mitunter weitere Verzögerungen beim Teiletausch nach sich ziehen, könnten Hersteller die benötigte Komponente ganz einfach bestellen und rasche Reparaturmaßnahmen einleiten, noch bevor Linien vollständig ausfallen. Obwohl unsere Fertigungslinien Lichtjahre von denen der NASA und OSIRIS-REx entfernt sind, können Maßnahmen, die den Abbruch oder das Fehlschlagen von Missionen durch Instandhaltungstätigkeiten verringern, nur von Vorteil sein.

Wir bei EU Automation wissen, dass im Falle von Produktionsunterbrechungen die Zeit drängt; deshalb kann jedes einzelne unserer zahllosen hochwertigen Ersatzteile aus unserem umfassenden Katalog innerhalb von nur 72 Stunden an jeden beliebigen Punkt der Erde bzw. innerhalb von nur 24 Stunden europaweit geliefert werden.