Prof. Dr.-Ing. Jochen Rust

• Digitalschaltungen und Mikroelektronik
• Rechnerstrukturen und systemnahe Programmierung
• Computerarithmetik
• Architekturen der digitalen Signalverarbeitung
• FPGA- und IC-Schaltungsentwurf
• Raumfahrtelektronik

Prof. Dr.-Ing. Jochen Rust ist Professor an der HAW Hamburg in der Fakultät Elektro-, Medien- und Informationstechnik. 

Zuvor war er bei DSI Aerospace GmbH seit 2020 tätig und übernahm ab 2022 die Leitung des Studienbereichs, wo er sich mit der Erforschung und Entwicklung innovativer, leistungsfähiger und zuverlässiger Elektronik- und Computersysteme für Raumfahrtanwendungen beschäftigte. Jochen Rust studierte bis 2007 Elektrotechnik an der Universität Hannover und arbeitete im Anschluss an der Universität Bremen, wo er 2014 promovierte und anschließend bis 2020 die Arbeitsgruppe Architekturen der digitalen Signalverarbeitung aufbaute und leitete. 

Jochen Rust kann auf langjährige Forschungsaktivitäten in den Bereichen Approximate Computing, industrieller Funkkommunikation sowie Datenverarbeitung für Raumfahrtanwendungen zurückgreifen. Er ist Autor zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen und war an Projekten zur Kommunikationstechnik, Sensorik und zu Experimenten auf der International Space Station (ISS) beteiligt. 

In derzeit laufenden Forschungsprojekten SpaceMRI und TruSpace befasst er sich mit dem Entwurf effizienter Signalverarbeitungsstrukturen und Computerarchitekturen für Space-Robotic-Anwendungen bzw. vertrauenswürdige, KI-gestützte Satellitenkommunikation.

Abschlussarbeiten

• über 30 betreute Bachelor- und Studienarbeiten
• über 20 betreute Master- und Diplomarbeiten

Effiziente, kostengünstige Elektronik stellt einen key-enabler der modernen Raumfahrt dar. Gleichzeitig steigt der Bedarf an Vertrauenswürdigkeit sowohl bei der Signalverarbeitung als auch bei den Hardwarekomponenten selbst. Insbesondere im Bereich Satellitenkommunikation ist eine ganzheitlich sichere Übertragung sensibler Daten unabdingbar. Forschungs- oder gar Entwicklungsarbeiten, die auf die Umsetzung konsequente eines ganzheitlichen Konzepts abzielen, sind hierzu bislang nicht erfolgt. In TruSpace-Teilvorhaben der HAW wird eine innovative Funklösung für satellitengestützte Anwendungen entwickelt, die auf innovative Signalverarbeitung und bei gleichzeitiger Vertrauenswürdigkeit basiert. Einen wesentlichen Aspekt stellt dabei die Erforschung eines hochperformanten Basisband-Prozessors für moderne Satellitenkommunikation dar. Darüber hinaus wird durch die Integration des MX-Zahlenformats für KI-Algorithmen in den Basisbandprozessor die Signalverarbeitung deutlich optimiert, was nicht nur die Leistungsfähigkeit erhöht, sondern auch den Energieverbrauch signifikant reduzieren wird.
 
Weitere Partner: Hochschule Bremen, DSI Aerospace, OHB System AG

Die Erforschung leistungsstarker, robuster Hardware- und Elektronikmodule stellt eine Schlüsselkomponente für Robotik-Anwendungen in der Raumfahrt dar. Aktuell geplante Explorationsmissionen wie z.B. der Strategieplan zur Mond- und Marsbesiedelung mit dem konkretem Ansatz von Lunar Gateway oder die Moon Village Bestrebungen der ESA, lassen extrem hohe technische Anforderungen erkennen, die weit über die Fähigkeiten aktuell verfügbarer und eingesetzter Roboter- und Elektroniktechnologien hinausgehen. Europäische Vorhaben hierzu sind erst im Entstehen und fokussieren bislang eher innovative algorithmische Software-Ansätze oder ganzheitliche, konzeptionelle Systemlösungen. Im Rahmen von SpaceMRI erarbeitet die HAW ein leistungsstarkes Elektronikmodul, das für eine effiziente Ansteuerung eines Roboters im Weltraum eingesetzt werden kann. Kern des Teilvorhabens der HAW Hamburg stellt dabei u.a. die Erforschung einer leistungsstarken Hardware-Acceleration-Unit (ACU) dar, die komplexe (nichtlineare) Algorithmen durch den Einsatz neuartiger Ansätze der anwendungsspezifischen, digitalen Signalverarbeitung effizient löst und einen deutlichen zusätzlichen Performancegewinn ermöglicht.
 
Weitere Partner: AEON Robotics, DSI Aerospace, Hochschule Gelsenkirchen

RISA (Reliability Investigation of Low Power FPGAs for Space Applications) ist eine CubeSat-Nutzlast, die gemeinsam von der Smart-Sensors-Gruppe der TUHH und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW) entwickelt wird. Die entstehenden Raumfahrtelektronik wird in die Technologie-Demontageplattform PLUTO (Payload under test orbiter) des Instituts für Raumfahrtsysteme am DLR in Bremen integriert Das Teivorhaben der HAW Hamburg befasst sich mit der Software-seitigen Kommandierung der Nutzlast zur Ansteuerung der Undervolting-Experimente durch die PLUTO On-Board-Elektronik.
 
Weitere Partner: TUHH, DLR

Zusammenfassung

• 1 Monographie
• 1 Buchkapitel
• 9 Journals
• 72 Konferenz- und Workshopbeiträge

Die vollständige Publikationsliste findet sich bei google scholar (siehe link)

Der Vortrag beleuchtet aktuelle Trends und Herausforderungen der modernen Raumfahrtelektronik. Im Fokus stehen leistungsfähige und zugleich energieeffiziente Rechnerarchitekturen für Satelliten, FPGA-basierte Datenverarbeitungssysteme, strahlungsresistente Elektronik sowie fehlertolerante Hardwarekonzepte für den zuverlässigen Einsatz unter den extremen Bedingungen des Weltraums. Anhand aktueller Forschungs- und Entwicklungsarbeiten aus Industrie und Wissenschaft wird gezeigt, wie neue Technologien die Leistungsfähigkeit zukünftiger Raumfahrtmissionen steigern und gleichzeitig den Energiebedarf reduzieren. Darüber hinaus werden Entwicklungen in den Bereichen Satellitenkommunikation, On-Board-Datenverarbeitung und nicht-terrestrische Netze vorgestellt und deren Bedeutung für zukünftige Anwendungen in Erdbeobachtung, Kommunikation und wissenschaftlicher Raumfahrt diskutiert.

Der Vortrag vermittelt einen Überblick über die besonderen Anforderungen an Computersysteme für den Einsatz im Weltraum. Im Mittelpunkt stehen die Herausforderungen bezogen auf Strahlungseinflüsse, begrenzten Energie- und Ressourcenbudgets sowie die hohen Zuverlässigkeitsanforderungen von Satelliten und Raumfahrtmissionen. Anhand aktueller Entwicklungen in der Raumfahrtelektronik werden moderne On-Board-Computing-Architekturen, FPGA-basierte Datenverarbeitungssysteme und fehlertolerante Hardwarekonzepte vorgestellt. Darüber hinaus diskutiert der Vortrag, wie neue Technologien leistungsfähigere und energieeffizientere Raumfahrtsysteme ermöglichen und welche Rolle innovative Hardwarelösungen für zukünftige Anwendungen in den Bereichen Erdbeobachtung, Satellitenkommunikation, wissenschaftliche Missionen und autonome Weltraumsysteme spielen.

Wenn im Herbst 2025 der Kleinsatellit PLUTO mit einer Spectrum-Trägerrakete in den Orbit befördert wird, ist Technologie der HAW Hamburg und der TUHH mit an Bord. Anfang April haben Wissenschaftler der beiden Hochschulen dem Projektträger Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bremen eine Platine mit Test-Hardware und -Software für den Satelliten übergeben.