Elektronik-Design-Software
MASAT-1- ein winziger Satellit

Der erste ungarische Mikrosatellit MASAT-1, an dessen Entwicklung die Technische und Wirtschaftswissenschaftlichen Universität Budapest (BME) beteiligt war, ist kleiner als ein Milchkarton. Er wird mit Sonnenenergie gespeist und nimmt weniger Leistung auf als ein Mobiltelefon. Ein Gerät, das Nachrichten aus dem Weltraum übermitteln kann und dabei schneller fliegt als eine Gewehrkugel.
Die Tradition der technischen Ausbildung in Ungarn reicht bis in das 18. Jahrhundert zurück. Bereits 1782 war der Vorläufer der heutigen Technischen und Wirtschaftswissenschaftlichen Universität Budapest (BME) unter dem Namen Institutum Geometricum als Unterabteilung der geisteswissenschaftlichen Fakultät der Universität Buda gegründet worden. Dieser Fachbereich gewann mit der Zeit immer mehr an Unabhängigkeit und entwickelte sich zu einer international anerkannten Institution, die viele Nobelpreisträger und Innovationen hervorbrachte. Die Leitung der BME, die in Ungarn das Flaggschiff modernster Innovationen darstellt, war stets bestrebt, das Renommee der Universität zu verbessern. Abgesehen von der Förderung der Forschungs und Entwicklungsaktivitäten gehört hierzu auch die intensive Unterstützung sozialer Beziehungen mit dem Ziel, Trends und Anforderungen des Markts leichter verstehen und vorhersagen zu können. Der Fachbereich elektronische Bauelemente an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der BME trägt entscheidend zur erfolgreichen Umsetzung der eben skizzierten Ziele bei. Zum Profil dieses Fachbereichs gehören hochkarätige Forschungs- und Ausbildungsaktivitäten in der Theorie, dem Design, der Produktion und der Prüfung von Halbleiter-Bauelementen, Mikro- und Nanotechnologie-Bausteinen, VLSI-Lösungen, Halbleiter-Sensoren, Energy-Harvesting-Einheiten, mikro-elektromechanischen Systemen und System-on-Chip-Bausteinen. Das Know-How, über das dieser Fachbereich in der Technologie der Halbleiter für extreme Umgebungsbedingungen sowie im Design und der Entwicklung von Software verfügt, war der Grund für die Beteiligung dieser Einrichtung an der Konstruktion des ersten ungarischen Mikrosatelliten MASAT-1. Dieser wird in Zusammenarbeit mit dem zur gleichen Fakultät gehörenden Fachbereich Breitband-Infokommunikation und elektromagnetische Theorie gebaut. Abgesehen von den Entwicklungs- und Konstruktionsaktivitäten hat das MASAT-1-Projekt auch entscheidende Ausbildungsprogramme angestoßen, darunter ein Studiengang des Fachbereichs elektronische Bauelemente.

Herausforderungen des Projekts

Jedes System, gleich ob es für den Einsatz im Weltraum oder für terrestrische Anwendungen gedacht ist, besteht aus Untermodulen und Untereinheiten. So war es auch im Falle des Satelliten MASAT-1, für den eine Power-Management-Einheit, ein Kommunikations-Subsystem, der Bordcomputer und ein Subsystem zur Bestimmung und Kontrolle der Fluglage implementiert werden mussten. Angesichts der Komplexität des Vorhabens war außerdem die Zusammenarbeit mit den für die Mechanik zuständigen Ingenieuren, die mit CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application, Dassault Systemes) arbeiteten, erforderlich. Es galt ferner, das Management der Stückliste einfach zu halten und für ein einheitliches und zügiges Erstellen der Dokumentation zu sorgen. Ein unkompliziertes Verzeichnismanagement für SMD und Durchsteck-Bauelemente stand ebenfalls auf der Anforderungsliste.

Mit Sonnenenergie gespeist

Stellen Sie sich ein Gerät vor, das kleiner als ein Milchkarton ist, mit Sonnenenergie gespeist wird und weniger Leistung aufnimmt als ein Mobiltelefon. Ein Gerät, das Nachrichten aus dem Weltraum übermitteln kann und dabei schneller fliegt als eine Gewehrkugel. Genau diese Beschreibung trifft auf den ersten ungarischen Satelliten zu. MASAT-1 – der Name setzt sich zusammen aus ‚Magyar‘ (ungarisch) und ‚Satellit‘ – ist ein so genannter Picosatellit. Der Würfel mit einer Kantenlänge von 10cm darf eine Masse von maximal 1kg haben. Der Bau des Satelliten ist ein Pilotprojekt, das in erster Linie zu Ausbildungszwecken dient, aber ebenfalls ein technisches Experiment darstellt, dessen Ergebnisse eine wichtige Hilfestellung zum Bau künftiger anspruchsvollerer Satelliten sein werden. Nach Erreichen der Erdumlaufbahn wird der Satellit Informationen an die Bodenstationen senden. Die kleinen Abmessungen und die geringe Masse des künstlichen Himmelskörpers entbinden die Konstrukteure nicht von der Anwendung großer Sorgfalt beim Design der komplizierten Funktionen. Konstruktion und Entwicklung der Mechanik und der Subsysteme, die die Widrigkeiten beim Start und beim Einsatz im Weltraum überstehen müssen, werfen ebenso große Probleme auf wie bei größeren Satelliten. Die an MASAT-1 geknüpften wissenschaftlichen Zielsetzungen sehen u.a. den Test eines semiaktiven magnetischen Stabilisierungssystems und die Messung von Umgebungsparametern wie der Temperatur und der Beschleunigungsvektoren vor.

Konsistent und einheitlich

Nur wenige Designsysteme bringen ein umfassendes Funktions- und Serviceangebot für alle soeben umrissenen Anforderungen mit. Altium bildet diesbezüglich eine Ausnahme. Es unterstützt die Versionskontrolle, die für die Entwicklung von Hard- und Software von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus unterstützt das Produkt den Export im PDF- und XLS-Format. Alle diese Fähigkeiten sind für das korrekte Management von Designprojekten unerlässlich. In Anbetracht des fortschreitenden Vordringens der dreidimensionalen Grafik wird die 3D-Modellierung immer mehr zum Standard. Auch Altium verfügt über solche Fähigkeiten. Trotz der großen Zahl unterschiedlicher Funktionen ist die Benutzeroberfläche intuitiv und einfach zu bedienen. Modifikationen lassen sich einfach vornehmen, und das Management der Schaltplan- und Leiterplatten-Bibliotheken eines Projekts gestaltet sich konsistent und einheitlich.

Flexible Fähigkeiten des Softwarepakets

Dank der skizzierten Features lassen sich mit Altium die Entwicklungskosten eines Projekts insgesamt stark senken. Bei der Entwicklung von MASAT-1 trugen die flexiblen Fähigkeiten des Softwarepakets, die eine reibungslose Zusammenarbeit mit den für die Mechanik zuständigen Ingenieuren ermöglichten, entscheidend zur Einhaltung unserer Kostensenkungsvorgaben bei. Die tägliche Arbeit wurde nicht zuletzt dadurch erleichtert, dass zum Generieren von Gerber-Files nur wenige Klicks erforderlich sind. Nach Fertigstellung eines Schaltplans nahm das Leiterplattendesign nur wenig Zeit in Anspruch, und die produzierten Platinen bestanden erfolgreich sowohl die Vibrationsprüfungen als auch die Wärme- und Vakuumtests. Altium fand nicht nur bei den Studenten Anklang, sondern auch bei den sie unterstützenden Professoren. Das CAD-Toolkit wurde deshalb in das Ausbildungsprogramm eines einsemestrigen Fachs aufgenommen. Die überaus positiven Rückmeldungen der Studenten, die ihre projektbezogene Laborzeit mit dieser Software absolvierten, bestätigen, dass sich einerseits Anfänger leicht mit den Funktionen und Services dieses Programms vertraut machen können, während fortgeschrittene Benutzer andererseits in der Lage sind, die leistungsfähigen und vielseitigen Funktionen des Toolkits in vollem Umfang auszuschöpfen.