Im Arbeitspaket 2100 “Rekonfigurierbarkeit, Modularität und Standardisierung” werden verschiedene Aspekte untersucht die wichtig sind, um das Ziel einer modularen und rekonfigurierbaren zentralen Infrastruktur für die wissenschaftliche Erforschung extremer Umgebungsbedingungen (auf dem Mond oder in der Tiefsee) zu erreichen. Modularität ist für uns hier eine Eigenschaft eines Systems, die das Austauschen, Hinzufügen und Entfernen von Komponenten während der Systementwicklung und -fertigung erlaubt, wodurch die verschiedenen Module sowie das Gesamtsystem ein hohes Potential für Wiederverwendbarkeit besitzen. Darüber hinaus ist Modularität eine Voraussetzung für Rekonfigurierbarkeit. Rekonfigurierbare Systeme können ihre Konfiguration (also die mechanische und funktionale Anordnung von Subsystemen und Komponenten) während der operationellen Phase ändern und somit verschiedene Systemzustände wiederholt und reversibel einnehmen. Ein Systemzustand ist immer eindeutig und wird durch verschiedene Attribute im Bezugsrahmen einer statischen Umgebung beschrieben.
Die Aktivitäten in WP2100 finden auf verschiedenen Abstraktionsebenen statt (siehe Bild): Ebene 1 ist die theoretische Ebene, die sich mit der Untersuchung von neuen Konzepten für die Entwicklung von Infrastrukturen, wie zum Beispiel generischen Instrumententrägern oder Produktplattformen und –familien beschäftigt. Hier soll untersucht werden, wie die Art und Weise in der ein Raumfahrzeug z.B. für den Mond entwickelt und gebaut wird (eben als eine einmalige einzigartige Entwicklung) in Zukunft verbessert werden kann um Kosten und Zeit zu sparen. Hierfür eignen sich z.B. die generischen Instrumententräger, also Systeme die für verschiedene Missionen (zu verschiedenen Zielen auf dem Mond in etwa) gleich gebaut werden und nur im jeweiligen Fall mit verschiedenen Instrumenten oder leicht abweichenden Subsystemen (z.B. anders angebrachten Solarpanelen zur Anpassung an die unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnisse) ausgestattet werden. In der Tiefsee wird dieser Ansatz schon lange in Form der sogenannten Lander, welche vor jedem Ausbringen mit austauschbaren Instrumentenboxen ausgestattet werden, verfolgt.
Ebene 2 beschäftigt sich mit der Analyse der möglichen Missionsszenarien und der Entwicklung der Systemarchitektur, sowie den für ein Systemdesign notwendigen Analysen bezüglich strukturellem und thermischem Verhalten des Systems. Im Rahmen der Szenarioanalyse werden (zusammen mit Thema 1000) die verschiedenen wissenschaftlichen Zielsetzungen untersucht. Daraus kann unter Berücksichtigung der Randbedingungen für den Transport, Aufbau und die Operation der Infrastruktur eine Missionsarchitektur entwickelt werden, die auch die speziellen Umgebungsbedingungen auf dem Mond und in der Tiefsee berücksichtigt. Wichtig ist hierbei, dass nicht nur ein spezielles Missionszenario, sondern eine Vielzahl von Szenarien, z.B. eine Seismologiemission in äquatorialer Region genauso wie eine Polarmission auf der Suche nach Volatilen mit derselben oder ähnlichen Architektur bedient werden können.
Ebene 3 beschäftigt sich mit den Technologien, die zur Realisierung von Modularität und Rekonfigurierbarkeit notwendig sind, im Besonderen der Auslegung und Entwicklung von standardisierbaren Schnittstellen. Insbesondere werden hier Aspekte der bidirektionalen Kommunikation zwischen Modulen, eines modularen und erweiterbaren Datenmanagement, Energiemanagements (WP 2300) und einer modularen Thermalkontrolle untersucht. Hierfür benötigte Hardware soll entwickelt und in Labor- sowie Feldtests erprobt werden. Außerdem soll in Zusammenarbeit mit WP 2300 eine modulare Docking-Schnittstelle für mobile Elemente der Infrastruktur entwickelt werden. Ein Beispiel hierfür ist die induktive Schnittstelle, wie sie in WP 2300 beschrieben ist.
Die verschiedenen Forschungsaspekte in WP 2100. Bilder: oben NASA/JPL – 3 Generationen von Mars Rovern; mitte: JAXA/ISAS – Lunare Architektur, artists view; unten: verschiedene Arten von Schnittstellen, die in WP2100 untersucht werden.
