© NASA / JPL-Caltech

OpenProject ist eine der komplexeren Open-Source-Anwendungen und beweist auch in der Raumfahrtindustrie, dass Open Source selbst komplexen Aufgabenstellungen gewachsen ist.

Für Science-Fiction-Fans gibt es nur wenige Themen, die spannender sind als die Frage nach außerirdischem Leben und mit welcher Antriebstechnik der Mensch dereinst die unendlichen Weiten des Weltalls überbrücken wird. Umso schöner, wenn Open-Source-Geeks feststellen, dass die “eigene” Open-Source-Software sowohl beim Bau des fortschrittlichsten Antriebssystems für Satelliten als auch bei einer Jupitermission zum Einsatz kommt.

So geschehen ist das bei der Berliner OpenProject GmbH [1]. Der Redmine-Fork firmiert seit 2012 unter dem neuen Namen und liegt als Community- sowie als (gehostete) Enterprise-Version vor. Im Rahmen zweier Auftragsarbeiten hat der Autor dieses Artikels herausfinden dürfen, wie wichtig den Kunden die Open-Source-Natur der Software ist, die sie zum Planen und Umsetzen ihrer Weltraummissionen verwenden. In einem Blogpost [2] durfte er beschreiben, wie die DSI Aerospace GmbH [3] aus Bremen OpenProject dazu verwendet, Speichermedien für Raumschiffe und Sensorik zu bauen, beispielsweise in Form von T-Shirts. Ein weiterer Blogpost [4] verschaffte ihm Einblicke in die Dresdener Morpheus Space GmbH [5], die sich auf den Ionenantrieb GO-2 [6] spezialisiert hat und nicht minder faszinierende Projekte wie den Missionsplaner JOURNEY [7] präsentiert.

Ionenantrieb volle Kraft, Mr. Scott!

Der Ionenantrieb GO-2 beschleunigt geladene Teilchen aus einer aufgeschmolzenen Metalllegierung durch ein elektrisches Feld auf extrem hohe Geschwindigkeit. Das ermöglicht hohe Energien bei kleiner Nutzlast (wenig “Treibstoff”) und eignet sich besonders für kleine und kleinste Satelliten. Seit sechs Jahren entwickelt Morpheus Triebwerke auf Basis des Feldemissionsantriebs (FEEP), vor allem weil herkömmliche Antriebssysteme nicht mehr genügen, um die typischen Probleme von Satelliten zu lösen. Im Erdorbit tummeln sich unzählige Trümmer. Wenn man nicht aufpasst, wird der eigene Satellit schnell ein Teil davon.

Dafür baut Morpheus den Antrieb mit dem Star-Trek-Touch (Abbildung 1): “Unser Ionenantrieb GO-2 ist das einfachste, effizienteste und kostensparendste Antriebssystem, und es erlaubt Mobilität über die ganze Lebensspanne”, schwärmt Projektmanager Arne Riemer. Das Unternehmen entwickelt seine Prototypen in Dresden, betreibt dafür eigene Thermal-Vakuumkammern und Vibrationstesteinrichtungen. Erst im Juli 2024 hat die Firma neue Produktionsräume eröffnet, in denen 100 Ionenantriebe pro Jahr hergestellt werden sollen.

Abbildung 1: GO-2, der Ionenantrieb von Morpheus ist ein “in sich geschlossenes, steckerfertiges, elektrisches Antriebssystem” und damit “eines der leistungsfähigsten, effizientesten und innovativsten Produkte für die Mobilität im Weltraum”, schreibt der Hersteller. Quelle: Morpheus GmbH

Deutlich besser als Closed Source

Riemer ist Projektmanager bei Morpheus, auch weil er es liebt, “Projekte zu strukturieren”. Vorher in der Flugzeugtechnik, arbeitet er seit über 10 Jahren in der Raumfahrt, und begründet seine Vorliebe so: “Wir nutzen OpenProject in der Cloud-Variante, hauptsächlich deshalb, weil uns MS Project nicht genug Agilität bieten konnte.” Zudem sei OpenProject im Gegensatz zu Jira leicht zu administrieren, günstiger und unterstütze sowohl klassische, agile als auch hybride Methoden und Ansätze des Projektmanagements.

Die wichtigste Rolle spielt für Morpheus eine typische Open-Source-Eigenschaft: “Ich kann es verbessern, wenn ich will, das ist halt das tolle bei OSS. Ich habe Ansprechpartner, kann Features forcieren und den Ablauf der Entwicklung stets nachvollziehen. Wenn ich mit Microsoft-Produkten ein Problem habe, muss ich wesentlich höhere Hürden überwinden, um Support zu erhalten, während sich Firmen wie OpenProject sehr schnell um meine Anfragen kümmern.”

Zwar finden bei Morpheus einige Arbeitsabläufe immer noch in Teams, OneNote und Gitlab statt, aber gerade bei den Tickets setze sich OpenProject gegen Konkurrenten wie MS Project durch. Mittlerweile nutzt Morpheus zahlreiche der klassischen OpenProject-Module wie die Arbeitspakete, Gantt-Diagramme, agile Boards und nach und nach den Team Planner sowie das Backlogs-Modul.

Im Jahr 2022 haben die Dresdner den amerikanischen Markt betreten. Dort erschienen mit der Vorstellung von JOURNEY (Abbildung 2), einer Planungssoftware für Weltraummissionen, auch gleich Artikel in Fachzeitschriften [8]. Doch Ende 2024 kam schon das vermutlich letzte Update für den Mission Planner. Vor Kurzem teilte Morpheus dem Linux-Magazin mit, dass man JOURNEY nicht weiter vorantreiben wolle. Bisher funktionieren die Links noch, doch vermutlich wird man JOURNEY bald abschalten. Schade eigentlich, denn der Spaßfaktor ist hoch: Am heimischen Linux-Desktop im Browser die eigene Satellitenmission zusammenzustellen hat nicht nur Vergnügen bereitet, sondern geht auch mit einem gewissen Lernfaktor einher.

Abbildung 2: JOURNEY, die Reise zur eigenen Satellitenmission, besitzt hohen Spaß- und Lernfaktor für Begeisterte, wurde aber zuletzt vom Hersteller eingestellt.

Auf dem langen Weg nach Europa

Der wahrscheinlich interessanteste Ort im Sonnensystem für viele Weltraumfaszinierte heißt Europa. Schon in Stanley Kubricks Klassiker “2001 – Odyssee im Weltraum” spielte der kleine Jupitermond eine Hauptrolle. Arthur C. Clarke widmete ihm später zwei lesenswerte Romane als Fortsetzungen. Sehenswert ist zudem der Found-Footage-Thriller “Europa Report” von 2013. Der Eismond ist deshalb so interessant, weil Wissenschaftler nachweisen konnten, dass unter dem Eis ein kilometertiefer Ozean mit Unterwasservulkanismus existiert. Ein Ökotop ähnlich den schwarzen Rauchern in der Tiefsee der Erde, wo sich zahlreiche exotische Lebensformen gebildet haben – unter unglaublich hohem Druck und ohne Sonnenlicht.

Den Fans mögen die Augen tränen, wenn sie über die Mission namens “JUpiter ICy moons Explorer” (JUICE) lesen. Die Webseite [9] der DSI spart nicht mit farbenprächtigem Bildmaterial, um den “Meilenstein” anzukündigen. Das ehrgeizige Projekt läuft unter der Leitung der ESA. Gemeinsam mit der NASA und anderen internationalen Partnern hat man die Hardware am 14. April 2023 ins All gebracht, um “den Jupiter und seine Eismonde [zu] erforschen, insbesondere Ganymed, Europa und Kallisto. Ausgestattet mit einer Reihe von wissenschaftlichen Instrumenten wird JUICE detaillierte Untersuchungen durchführen, um die geologische Aktivität der Monde, die unterirdischen Ozeane und die potenzielle Bewohnbarkeit zu verstehen”.

In mehreren Vorbeiflügen auf einer ausgedehnten Umlaufbahn um Ganymed wird JUICE dessen innere Struktur, sein Magnetfeld und seine Eiskruste aus nächster Nähe beobachten. Ein klein wenig stolz zeigt man sich bei der ESA und der DSI durchaus – immerhin startete die NASA ihre Europa-Mission “Europa Clipper” erst anderthalb Jahre später. Insgesamt dürfte es dennoch trotz all des Aufwands für das TRIPLE Project [10] (Technologies for Rapid Ice Penetration and subglacial Lake Exploration) schwierig werden, extraterrestrisches Leben nachzuweisen, selbst bei 35 Vorbeiflügen und 20 Jahren Missionsdauer.

Die DSI entwickelt dafür Geräte, organisiert deren Produktion und baut die kritische Hardware für Speichereinheiten (Solid State Mass Memory) im CDMS (Command and Data Management Subsystem). Also in dem kritischen System, das die Daten aus verschiedenen Speichermedien lädt, sie für den Downlink zur Erde vorbereitet und den Transfer überwacht. Das CDMS muss extreme Beschleunigungen, Erschütterungen und Temperaturen aushalten.

Für mehr Details sei Ihnen der Vortrag von Oskar Schirmer und Felix Winkelmann “Kontrollsoftware für eine Jupitermission” [11] von der BOB-Konferenz ans Herz gelegt. Die beiden Softwareentwickler vom Max-Planck-Institut und der Kölner bevuta IT GmbH schilderten die Schwierigkeiten und extremen Rahmenbedingungen bei Temperaturen zwischen -230 und -250 °C und elektromagnetischer Strahlung von über 100 Gigawatt, dem Tausendfachen der Strahlung auf der Erdoberfläche. Schirmer und Winkelmann haben die Steuerungssoftware für JUICE programmiert und dabei viel Open-Source-Software aus der GNU/GCC eingesetzt. Im Vortrag berichten sie über die Entwicklung einer geeigneten Softwarearchitektur und vieles mehr.

Sebastian Brandt, Direktor Projekte bei der DSI, spricht von einer großen Herausforderung, “da der Termin für den Abschluss der Arbeiten durch sehr strenge Startvorgaben bestimmt war. Schließlich war es sehr beeindruckend, den Start des Satelliten zu sehen, der nur ein 8-Sekunden-Startfenster hatte.” Derlei ist auch für die Bremer besonders, sind sie doch sonst in irdische Projekte wie den Hochwasserschutz im Harz oder spannende wissenschaftliche Studien wie Dr. Beat [12] involviert.

Dr. Beat: Ein T-Shirt als Herzmonitor

Das Sensorsystem mit dem Herzschlag-Doktor-Namen steht für Wearables der nächsten Generation. In einem T-Shirt untergebracht, überwachte Dr. Beat mithilfe von “Ballistocardiography” (BCG) die Herzfunktion von Astronauten auf der ISS. Ein T-Shirt, das nebenbei Körperfunktionen protokolliert, sich dazu extremer Sensorminiaturisierung bedient und obendrein bequem ist – wenn das nicht nach Science Fiction klingt. Kein Wunder, dass selbst Astronautenlegenden wie Matthias Maurer und Samantha Cristoforetti die T-Shirts vom DSI trugen und ihre Daten bereitstellten.

Genauso wenig dürfte es verwundern, dass derlei Hardwareprojekte gute Planung verlangen. Konstantin Geißinger ist stellvertretender Leiter RND (Research and Development) beim DSI und schwört auf Open-Source-Software. Die Entscheidung für OpenProject fiel dabei leicht: Cloud-Lösungen kamen für die DSI nicht infrage. Neben funktionalen Gründen spielten Datenschutz, Sicherheit und Zuverlässigkeit die Hauptrolle. Obgleich die DSI selbst “nur wenig zu patentieren” habe, bevorzuge man schon immer On-Premise-Lösungen.

Projekte im Marketing und in der Forschung

Aus den OpenProject-Nutzern bei der DSI sticht vor allem das Marketing-Team heraus. Es setzt nahezu die ganze Funktionspalette ein: Unterprojekte, To-do-Listen, Arbeitspakete, Boards, Wochenpläne für die eigenen Projekte, dazu die ausführliche Planung mit eigenen raumfahrtspezifischen Typen, Aufwandsabschätzungen oder Einblicke fürs Controlling, das aus den Ressourcenansichten schnell Prognosen erstellen kann.

In der Forschung arbeitet Geißinger ebenfalls gern mit OpenProject, “zum Beispiel beim Katastrophenschutz im Harz oder beim TRIPLE Project. Dabei machen wir für jede Studie ein einzelnes Projekt, die komplette Arbeitsplanung und das Controlling läuft darüber.” Dafür genügt der DSI eine Ubuntu-Instanz für OpenProject, einer der 14 Entwickler kümmert sich um die notwendigen Updates, einmal pro Woche gibt es ein Backup.

Ausschlaggebend für den OpenProject-Einsatz war darüber hinaus die “tiefgehende, zuverlässige Konfigurierbarkeit, die die Software in Sachen Usability und Transparenz aus dem Angebot auf dem Markt hervorstechen lässt”. Dazu gehöre auch, dass man gemeinsam mit dem Hersteller stets transparent an der Roadmap arbeiten könne – nicht bei allen proprietären Herstellern funktioniert das.

Zu den besonderen Vorteilen des Open-Source-Modells zählt Geißinger “das hohe Sicherheitsgefühl, weil jeder jederzeit den Code anschauen kann, aber auch der Community-Gedanke und die flexible Anpassbarkeit, das ist typisch Open Source”. Man ziehe OpenProject zum Planen von Studien, Zuweisen von Aufgaben und Definieren von Arbeitspaketen heran. Die Zeitplanung findet ebenfalls geteilt in Gantt-Charts statt. Aus Projektlisten entstehen Übersichten für die einzelnen Studien – Funktionen, die dazu dienen, Ressourcen übersichtlich auszuwerten.

Fazit: Mehr als ein paar Fallstudien

Obwohl die Geschichte der Open-Source-Projekte bei der DSI und Morpheus mit dem Auftrag zweier Case Studies fürs Herstellerblog begonnen hat, ist es frappierend, wie untechnisch die Anwender selbst heute die Vorteile von freier Software sehen. Dass sie sich in einer der komplexesten Branchen bewähren kann, wundert Evangelisten längst nicht mehr. Immerhin kommt der Großteil “unserer” Softwareprojekte aus den Rechenzentren, nicht von den Arbeitsplätzen.

Um so mehr überraschen da so manche Tools mit einer Anwenderfreundlichkeit, die früher proprietären Herstellern vorbehalten schien. Open-Source-Software hat jedoch noch mehr zu bieten: Kein proprietärer Hersteller kann Software bauen, die in 20 Jahren noch so einfach zu warten und so transparent ist wie die, deren Quelltext vorliegt. Also doch Science-Fiction, dieses Open-Source-Zeug. Nachhaltiger ist es auf jeden Fall, also auf zum Jupiter! (csi)