Die Vermessung der Erde

EREMS, ein französisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Realisierung von elektronischer Hightech-Ausrüstung und zugehöriger Software für die Raumfahrt-, Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie spezialisiert hat, verwendet CR-8000 und DS-CR von Zuken für die Entwicklung und das Lifecycle-Management von Flug- und Bodenelektronik sowie von Prüfständen.

Weltraumsatelliten haben in den zurückliegenden drei bis vier Jahrzehnten wertvolle Informationen geliefert, die dazu beigetragen haben, unser Leben auf der Erde sicherer und vernetzter zu gestalten,  z. B. durch die Überwachung von geologischen Aktivitäten,  von Wetterphänomenen oder auch des Verkehrs. Viele dieser Missionen werden heute, auch wenn sie nach wie vor unter der Leitung nationaler Raumfahrtbehörden wie der NASA oder der ESA stehen, von privaten Unternehmen wie Airbus in Europa oder SpaceX in den USA durchgeführt, die ihrerseits mit einem Netz hochspezialisierter Zulieferer an der Entwicklung innovativer und kostengünstiger Lösungen zusammenarbeiten. Dieser Weg zur Senkung der Kosten von Weltraummissionen durch die Nutzung von privatem Unternehmertum wird in der Fachwelt als New Space bezeichnet.

Beispiele für die vielen New Space-Programme, die derzeit in Gang sind oder vorbereitet werden, sind das Mars Exploration Program, das seit März 2021 spektakuläre Bilder von der Marsoberfläche sendet, oder das Programm 3D Optical Constellation (CO3D), das ein hochauflösendes digitales 3D-Oberflächenmodell der Erde liefern soll. CO3D, das vom französischen Center National d’Etudes Spatiales (CNES) initiiert wurde, besteht aus vier identischen, leichten Satelliten des Herstellers Airbus DS, die stereoskopische Bilder liefern sollen, um ultrapräzise 3D-Karten von der Oberfläche unseres Planeten zu erstellen.

EREMS – spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von elektronischen Hightech-Geräten für die Luft- und Raumfahrt

Einer der wichtigsten Zulieferer von Airbus und den CO3D-Satelliten ist EREMS, ein französisches Unternehmen mit Sitz in der französischen High-Tech-Region Toulouse. EREMS ist auf die Entwicklung und Herstellung von elektronischer Hightech-Ausrüstung und zugehöriger Software spezialisiert. Zu den vielen erfolgreichen Projekten, die EREMS in seiner mehr als 40-jährigen Geschichte durchgeführt hat, gehört die Entwicklung und Herstellung bedeutender Ausrüstungen für die Beobachtungssatelliten SPOT6 und SPOT7, die letzten beiden Satelliten des SPOT-Programms (Satellite pour l’Observation de la Terre), das seit 1986 hochauflösende optische Bilder der Erde liefert, oder für die kürzlich gestarteten Pleiades Neo Satelliten mit sehr hoher Auflösung. Für CO3D wurde EREMS mit der Entwicklung und Herstellung mehrerer wichtiger elektronischer Systeme beauftragt, die in den vier Satelliten zum Einsatz kommen sollen.

Um mit den wachsenden Herausforderungen von New Space Schritt zu halten und die Grundlage für einen strukturierten Produktentwicklungs- und Produktionsprozess seiner anspruchsvollen elektronischen Produkte zu schaffen, hat EREMS vor kurzem seine PCB-Designumgebung auf die 3D-Multi-Board-PCB-Designsuite CR-8000 von Zuken und die vollständig integrierte Designdaten- und Lebenszyklus-Managementumgebung DS-CR umgestellt.

“Die Raumfahrtindustrie entwickelt sich derzeit mit dem Aufkommen der so genannten New Space-Projekte weiter”, erklärt Gerard Dejonghe, Präsident und CEO von EREMS. Bei New Space Projekten sucht die Industrie nach günstigeren, kleineren, leichteren und leistungsfähigeren Geräten, was im Bereich der Bordelektronik durch die Verwendung der neuesten kommerziellen Standardkomponenten wie High-Speed-ICs, schnelle Speicherchips und Fine-Pitch-Komponenten erreicht wird.”

Hohe Anforderungen an High-Speed-Design und Komponentenmanagement

“Daher benötigten wir ein PCB-Design-Tool mit starken High-Speed-Design- und 3D-Verifikationsmöglichkeiten”, so Gerard Dejonghe weiter. “Außerdem haben wir erkannt, dass elektronische Komponenten bei EREMS einen zentralen Platz einnehmen und mit vielen Bereichen unseres Unternehmens interagieren. Das beginnt bei der Elektronikentwicklung und -beschaffung und geht über die Abteilungen für Leiterplattenlayout und mechanisches Design bis hin zur Fertigung und Qualitätssicherung. Deshalb wollten wir uns mit einem Tool ausstatten, das in der Lage ist, alle komponenten- und designbezogenen Informationen zu zentralisieren.”

Nach gründlicher Marktanalyse und -bewertung erwiesen sich CR-8000 und DS-CR von Zuken als die beste Lösung. “CR-8000 ermöglicht es uns, die Vorgaben für schnelle Signale zu erfüllen und 3D-Prüfungen unserer Leiterplattenlayouts mit der mechanischen Umgebung durchzuführen”, erklärt Laurent Dedecker, PCB & Packaging Design Manager bei EREMS. “Darüber hinaus verfügt das Tool über viele interessante Module, wie z. B. die Spezifikationsprüfung mehrerer verschiedener Sätze von Fertigungsregeln oder einen Design Rule Check (DRC) auf Schaltplanebene, der für Ingenieure nützlich ist, um die Machbarkeit ihrer Entwürfe in der Phase des physischen Layouts zu beurteilen. Eine weitere nützliche Funktion, insbesondere für die Raumfahrtindustrie, ist die Fähigkeit von CR-8000, verschiedene Implementierungen auf Leiterplattenebene mit derselben Version des Schaltplans zu verwalten, wobei billigere, im Handel erhältliche (aber nicht zertifizierte) Komponenten für Prototyping- und Testzwecke verwendet und für die endgültige Realisierung durch zertifizierte Komponenten ersetzt werden können.

Auf Anhieb richtig

Die Vorteile von CR-8000 und DS-CR kamen unmittelbar in der Einführungsphase zum Tragen, als die Werkzeuge zur Erstellung der ersten Mock-ups der High-Speed-Boards verwendet wurden, die EREMS für die bereits erwähnten CO3D-Satelliten entwickelt hat. “Der sofortige Einsatz von CR-8000 in einem konkreten Projekt hat es uns ermöglicht, mit dem Tool zurechtzukommen und die Bauteilbibliothek einzurichten”, kommentiert Laurent Dedecker, “und es ermöglichte die sorgfältige Verwaltung der verschiedenen Vorgaben (Versatz, Längen, Impedanzen usw.), die mit den High-Speed-Signalen auf Schaltplanebene verbunden sind, sowie deren Überprüfung auf PCB-Ebene.”

Die einfache Wiederverwendung des gesamten oder einzelner Teile eines Routings (sowohl auf derselben als auch auf einer anderen Platine) war eine große Hilfe bei der Optimierung der Routingzeiten. “Das CR8-000-Tool hat sich auf die Qualität der Arbeit am Design der Projektplatinen ausgewirkt”, fasst Laurent Dedecker zusammen. “Heute werden alle Boards des CO3D-Projekts mit CR-8000 erstellt, wir konnten Probleme bei der Verbindung von Boards mit dem Multi-Board-Modul beseitigen, und dank des Constraint-Managements können wir die Leistung unserer Boards mit Sicherheit vorhersagen.”

Wenn also Ende 2022 die von Airbus gebauten Satelliten der CO3D-Konstellation gestartet werden und hochauflösende Stereobilder der Erde senden, wird eine neue Ära der 3D-Vermessung der Erde eingeläutet – auch dank des Beitrags von EREMS und der effizienten Nutzung der von Zuken bereitgestellten Design-Tools. Neben den Erdbeobachtungs- und Wissenschaftsprogrammen ist EREMS übrigens auch an der Erforschung des Sonnensystems beteiligt: Wenn in Phase 3 des gemeinsamen Mars-Erkundungsprogramms von NASA und ESA Proben von der Marsoberfläche gesammelt werden, werden die Avionik-Schnittstellen des Earth Return Orbiters dank der von EREMS gelieferten Ausrüstung gesteuert.