50 Jahre Mondlandung: Lehrprojekte zur Modellierung der Mondlandung mit Simulink

Die bemannte Landung auf dem Mond war nur durch einen ungeheuren technischen Aufwand möglich. Insbesondere Naturwissenschaftler und Ingenieure spielten eine wesentliche Rolle bei der Umsetzung dieses ehrgeizigen Projektes. Es ist heute kaum bekannt, dass die erste Landung auf dem Mond fast gescheitert wäre war der notwendige Bordcomputer abstürzte. Der Fehler hatte seine Ursache in der Verletzung von Bearbeitungsfristen. Da der Apollo Guidance Computer als Urahn aller eingebetteten Echtzeitsysteme angesehen werden kann, eignet sich das Beispiel der Mondlandung gut als Einführung in den modellbasierten Entwurf für Studenten der Elektrotechnik und Informatik.

Bereits die NASA führe in den frühen 1960er Jahren Simulationen der Mondlandung auf Grossrechnern durch und bediente sich dabei der noch heute gebräuchlichen numerischen Verfahren. Die Simulationen ergaben, dass eine handgesteuerte Landung auf dem Mond nicht möglich sei und das nach etwa 2,5 Jahren Arbeit erstellte Konzept zur Landung sah einen eigenen Steuercomputer für die Mondlandefähre vor.

Im Rahmen des Studiengangs Computational Science and Engineering (CSE) der in Kooperation von der Universität Ulm und der Hochschule Ulm angeboten wird, haben fünf Studenten in drei unabhängigen, jeweils sechs Monate langen Projekten, das Landemodul von Apollo nach originalen Unterlagen der NASA in Simulink^® modelliert und eine Steuerung zur Landung entworfen.

Parallel dazu wurde das Echtzeitverhalten der originalen AGC Software mittels moderne Echtzeitanalyse modelliert und der Softwarefehler, der fast zum Scheitern der Landung führte, nachgestellt. Es zeigte sich, dass eine moderne Performanz-Analyse des Echtzeitverhaltens eines Computersystems das Systemverständnis wesentlich erhöht und die Probleme zu knapper Rechenkapazität vermieden werden können.