Cookies op Tweakers

Tweakers is onderdeel van DPG Media en maakt gebruik van cookies, JavaScript en vergelijkbare technologie om je onder andere een optimale gebruikerservaring te bieden. Ook kan Tweakers hierdoor het gedrag van bezoekers vastleggen en analyseren. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Cookies accepteren' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt? Bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Julian Huijbregts

Nieuwsredacteur

Nederlands project gaat naar het ISS

Het verhaal achter de European Robot Arm

Boordcomputer, software en simulator

Het ontwerp voor de ERA en daarmee ook de technische specificaties, zijn al decennia geleden vastgelegd. De robotarm draait dan ook op antieke hardware. In het Estec in Noordwijk, het technische hart van ESA, geven Lodewijk Aris en Sytze Kampen ons daarover de details. Beiden zijn al tientallen jaren betrokken bij het project. Kampen is hoofd technologie bij Airbus Defence and Space Netherlands en Aris werkt bij Terma BV en is als consultant in dienst bij ESA, waar hij nu werkt aan het plannen van missies met de robotarm. Eerder werkte hij ook bij Airbus aan de ERA.

Microchip TCS695F

De dubbel uitgevoerde boordcomputer van de robotarm zit net onder de schouder. Deze ECC, ofwel ERA Control Computer, is voorzien van een ERC32-processor, die in de jaren negentig is ontworpen door ESA in samenwerking met Temic. De op een 500nm-procedé gemaakte RISC-processor is gebaseerd op de Sparc V7-instructieset, heeft een kloksnelheid van 10MHz, en is voorzien van 1MB Eeprom en 3MB ram.

Temic bestaat al lang niet meer; dat Duitse chipbedrijf werd overgenomen door Atmel, dat vervolgens werd ingelijfd door Microchip. De ERC32 staat nog op de site van die fabrikant onder de noemer TCS695F, maar wordt 'niet aanbevolen' voor nieuwe ontwerpen.

ERA Control Computer

Met de boordcomputer worden de elektromotoren van de robotarm aangestuurd. Bij het uitvoeren van missies worden alle bewegingen en acties van de arm voorgeprogrammeerd. Dat gebeurt vanuit het grondstation op aarde, maar ook met een laptop vanuit het ruimtestation kan de arm bediend en gemonitord worden. "De software voor de bediening vanuit het ISS is een op Linux-gebaseerde grafische interface, die is gemaakt door Spacebel in samenwerking met Airbus", legt Aris uit.

Via de laptop kunnen astronauten in het ISS alle telemetriegegevens van de arm bekijken. Met een 3d-model wordt weergegeven in welke positie de gewrichten staan. De communicatie tussen het ISS en de robotarm verloopt via Mil-STD-1553B, ofwel Milbus. Dat is een van oorsprong militaire seriële standaard, die ook veel in de luchtvaart en ruimtevaart wordt gebruikt.

ERA-software voor bediening vanuit ISS
ERA-telemetriegegevens

Dat de boordcomputer inmiddels decennia oud is, maakt volgens Kampen niet uit. "De computer en software zijn speciaal ontworpen voor de robotarm. Die software doet wat 'ie moet doen. Wat dat betreft is het nog steeds een state of the art machine. We hebben in de afgelopen jaren nog een aantal maal nieuwe software gemaakt om kleine dingen op te lossen die we vonden bij het voorbereiden van missies. De laatste softwareversie is in februari gereviewd en geaccepteerd."

Extern bedieningspaneel

Kampen was in de periode van 1995 tot 2000 verantwoordelijk voor het ontwerp van de arm en heeft goede herinneringen aan het ontwerpen van het bedieningspaneel waarmee de arm van buiten het ISS bestuurd kan worden. "Ik was zelf intensief betrokken bij de discussies met astronauten en het maken van alle verschillende versies. We hadden feedbackdagen waarop ze allerlei dingen zeiden over wat we gepresenteerd hadden. Dan gingen we naar kantoor en bedachten we 's avonds een nieuwe versie."

Dat paneel is dus al lang geleden ontworpen en ziet er ouderwets uit, met grote fysieke schakelaars en enkele basale displays. Als het nu opnieuw ontworpen zou worden, zou het er volgens Kampen echter niet heel anders uitzien. "Je moet het ontwerpen voor de beperkingen van een ruimtepak. Er is een NASA-standaard waarin staat wat wel en niet mag. Zo'n robotarm is een complexe machine, die je met eenvoudige schakelaars en niet al te veel displays moet kunnen bedienen. Er zijn vast meer manieren waarop dat kan, maar je komt altijd op iets uit wat er een beetje lomp uitziet, vanwege de beperkingen en bescherming die het moet hebben."

Extern bedieningspaneel voor de European Robotic Arm

Van supercomputers naar normale pc's

'Computers werden oud en gingen falen; harddisks crashten'Het ERA-project bestaat niet alleen uit een robotarm voor het ISS, maar ook uit een grondstation in Rusland met computers voor het plannen, simuleren en monitoren van de operaties. Hoewel de hardware van de arm grotendeels ongewijzigd bleef, was dat bij het grondstation niet het geval, vertelt projectleider Schoonejans. "De computers die we daar gebruikten, werden oud en gingen falen; harddisks crashten. Zie dan nog maar eens een Sun 20-workstation uit 2003 te kopen. Die bestaan natuurlijk niet meer."

In de loop der jaren is het grondstation dus geregeld voorzien van nieuwe hardware, maar dat had flink wat voeten in de aarde. Schoonejans: "Nieuwe hardware betekent ook een nieuw besturingssysteem en nieuwe applicatiesoftware, vaak was die niet compatibel met de oude hardware. Dat resulteert dan in een sneeuwbaleffect van wijzigingen. Een hoop van de tientallen miljoenen euro's die het uitstel hebben gekost, zit in de upgrades van het grondstation."

Inmiddels is er geen specialistische hardware meer nodig om de software in de grondstations te draaien. Volgens Schoonejans draait dat nu op een netwerk van gewone pc's. "Destijds hadden we Silicon Graphics-supercomputers. Die werden ook gebruikt voor vluchtsimulatoren. SGI bestaat echter niet meer en die supercomputers heb ik al in een museum zien staan. Dat is het enige voordeel van het uitstel; normale computers werden zo snel, dat de supercomputers niet meer super waren. Daardoor hoefden we niet meer het ingewikkelde Russische compliance process te doorlopen om Amerikaanse hardware naar het Russische grondstation te krijgen. Dat was in het begin ongelofelijk ingewikkeld. De Amerikanen waren erg strikt in het leveren van militair bruikbare hardware aan Rusland."

Simulatiefaciliteit

Airbus heeft ook een ERA-simulatiefaciliteit gemaakt: de ESF. Die bestaat uit een kopie van het bedieningspaneel voor de besturing van buiten het ISS en een beamer die een simulatie van de arm in real time op een groot scherm projecteert. Astronauten gebruiken de ESF om te trainen met het gebruik van de robotarm. In Noordwijk en in Rusland staat zo'n ESF.

"De simulatiesoftware die daar draait, is door ons gemaakt en is gebaseerd op EuroSim", vertelt Kampen. "Dat is een softwareplatform voor ruimtevaartprojecten. Fokker, nu Airbus, heeft dat ontworpen in de jaren negentig en dat wordt nog steeds onderhouden."

Net als bij het grondstation moesten de computers voor de simulator geregeld vernieuwd worden en ook dat ging niet zonder slag of stoot. Kampen: "We hadden een probleem met de seriële databusinterface van het ERA-bedieningspaneel. De Milbus-insteekkaart die we bedacht hadden voor de nieuwe computer, werkte niet goed."

ESA-astronaut Samantha Cristoforetti traint met de ESF in Rusland. Foto: ESA / CGTC

Wat vind je van dit artikel?

Geef je mening in het Geachte Redactie-forum.

Apple iPad Pro (2021) 11" Wi-Fi, 8GB ram Microsoft Xbox Series X LG CX Google Pixel 5a 5G Sony XH90 / XH92 Samsung Galaxy S21 5G Sony PlayStation 5 Nintendo Switch Lite

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2021 Hosting door True