Mehr Sicherheit beim Fliegen

Flugzeuge und Raumschiffe werden heutzutage fast vollständig von Computern gesteuert. Die Anforderungen an die Verlässlichkeit von Hard- und Software sind dementsprechend hoch.

„Ultrahohe Verlässlichkeit“ heißt das Ziel, an dem Sergio Montenegro arbeitet. Der Professor ist Inhaber des neu eingerichteten Lehrstuhls für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt an der Universität Würzburg.

Zu Hause ist es in der Regel nur ärgerlich, wenn der Computer sich mit der kryptischen Meldung „Schutzverletzung in Modul 487“ verabschiedet und abstürzt. Im Cockpit einer Boeing oder eines Airbus oder an Bord des Space Shuttles könnte ein solcher Fehler hingegen fatale Folgen haben. Dass es dazu nicht kommt, daran arbeitet Sergio Montenegro. Der Professor hat seit kurzem den Lehrstuhl Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt an der Universität Würzburg inne.

„Raumfahrtmissionen werden heutzutage fast vollständig von Computersystemen gesteuert“, erklärt Montenegro. Die Astronauten an Bord oder Operatoren auf dem Bodenstation haben keine direkte Kontrollmöglichkeit, sie können nur mit Bordcomputern kommunizieren und ihnen Befehle oder Empfehlungen geben. Die gesamte Mission liegt somit in den Händen des Computers und seiner Software. „Der Erfolg oder Misserfolg einer Mission hängt von solchen Computersystemen ab, daher ist hier die Verlässlichkeit der wichtigste Entwicklungsparameter“, sagt der Wissenschaftler.

Computer steuern das Flugzeug

Gleiches gilt für die Luftfahrt: „Früher lag die Steuerung des Flugzeugs in den Händen der Piloten. Heute haben diese Aufgabe ebenfalls Computer übernommen.“ Piloten können nur noch mit dem Rechner kommunizieren, und der kümmert sich dann um den Rest. „Ohne den Bordcomputer kann man ein Flugzeug nicht mehr steuern“, so Montenegro.

Die Konsequenz daraus ist klar: „Bei der Entwicklung solcher Computersysteme steht die Verlässlichkeit an oberster Stelle, sowohl was die Software als auch was die Hardware betrifft“, so Montenegro.

Wie Verlässlichkeit erreicht werden kann

„Ultrahohe Verlässlichkeit“ heißt das Ziel am Lehrstuhl Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt. Sie ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Onbord-Soft- und Hardware. „Unsere Systeme sollen in der Lage sein, autonom Anomalien zu erkennen und mit den noch vorhandenen Betriebsmitteln das gesamte System – also das Raumfahrzeug oder Flugzeug – in einer sicheren Art und Weise weiter zu kontrollieren“, so Montenegro. Selbst wenn Teile der Steuerung ausfallen oder nicht mehr zur Verfügung stehen, soll die Steuerung sich selbst an die neue Situation anpassen und das gesamte System weiter sicher im Griff haben.

Die Herausforderung liegt darin, aus potenziell unzuverlässigen Komponenten ein trotzdem verlässliches System aufzubauen. Erreichen lässt sich dies vergleichsweise einfach: Wichtige Komponenten kommen nicht nur einmal, sondern mehrfach vor. Fällt ein Bauteil aus, kann das andere, gleichwertige sofort dessen Arbeit übernehmen. „Das gesamte System besteht dann aus vielen redundanten Komponenten“, erklärt Montenegro. Und die entsprechende Software – das sogenannte Redundanzmanagement – verteilt die verschiedenen Aufgaben, die zu erfüllen sind, an die noch arbeitenden Komponenten.

Sergio Montenegros Lebenslauf

Sergio Montenegro wurde 1959 in Guatemala geboren, von 1978 bis 1982 absolvierte er an der Universidad del Valle de Guatemala das Studium zum Bachelor in Informatik. Von 1983 bis 1985 studierte er Informatik (Diplom) an der TU Berlin; dort wurde er 1989 mit einer Arbeit über Kommunikationsstrukturen für verteilte Rechnersysteme promoviert. Weitere Stationen seiner Karriere waren das Institut FIRST der Fraunhofer Gesellschaft und die Abteilungsleitung für Central Avionics bei der DLR. Seit dem 1. Oktober 2010 ist Montenegro Professor für Aerospace Information Technology an der Uni Würzburg.

Kontakt: Prof. Dr. Sergio Montenegro, T: (0931) 31-83715,
montenegro@informatik.uni-wuerzburg.de