1 1 Near-Earth objects – a threat for Earth? Or: NEOs for engineers and physicists Lecture 6 –Risk and Decisions Prof. Dr. E. Igenbergs (LRT) Dr. D. Koschny (ESA) Image: © David A. Hardy/

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 2 The Congress declares that the general welfare and security of the United States require that the unique competence of the National Aeronautics and Space Administration be directed to detecting, tracking, cataloguing, and characterizing near-Earth asteroids and comets to provide warning and mitigation of the potential hazard of such near-Earth objects to the Earth.

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 3 The Administrator shall plan, develop, and implement a Near-Earth Object Survey program to detect, track, catalogue, and characterize the physical characteristics of near-Earth objects equal to or greater than 140 meters in diameter to assess the threat of such near-Earth objects to the Earth. It shall be the goal of the Survey program to achieve 90 percent completion of its near-Earth object catalogue (based on statistically predicted populations of near-Earth objects) within 15 years after the date of enactment of this Act.

Deflection Alternatives Trade Space Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 4 Figure 3. Deflection Alternatives Trade Tree

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Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 23 Systemtechnisches Vorgehen Die erste Aufgabe ist also für das Problem ein systemtechnisches Modell zu erzeugen. Dieses Modell muss geeignet sein Alternativen, also Vorschläge zur Lösung, und Ziele, also Kriterien für die Lösung, abzubilden, damit diese dann verglichen werden können. Das im Folgenden dargestellte Vorgehen bei der Erzeugung eines Modells für eine Aufgabenstellung ist aus der Literatur als House of Quality bekannt. Es ist eine grafische Anleitung zu dem Vorgehen, also zu einem Prozess.

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 24 Problemformulierung Einteilung in zwei Fragen: Was (what) soll erreicht werden ( Ziel ) ? Wie (how) soll das erreicht werden ( Weg ) ? Diese bilden die Koordinaten einer Matrix, die die Wechselwirkung von Ziel und Weg darstellt.

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 25 Problemformulierung Zur Formulierung (bildhafte oder mathematische Abbildung) des Problems dient die geeignete Abbildung, die ein Vorgehen darstellt. Dieses ist als Quality Function Deployment bekannt. Diese Abbildung ist aus dem Buch Engineering Design von George Dieter entnommen.

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 26 Systemtechnisches Vorgehen In der vorherigen Abbildung von George Dieter wird in der vorliegenden Anwendung aus Whats das Ziel (die Ziele) Hows der Weg (die Wege) und diese Matrix kann zunächst binär gefüllt werden, dann mit Daten. Dazu müssen die Ziele und die Wege so formuliert werden, dass eine Wechselwirkung beschrieben werden kann.

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 27 Problemformulierung 1.Das Ziel 1.1 Sammlungen von Zielvorstellungen 1.2 Ordnen der Zielvorstellungen Zielbaum Zielhierarchie 1.3 Darstellung Zielvektor

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 28 Problemformulierung 2.Der Weg 2.1 Sammlung der Aktivitäten/ Phasen 2.2 Darstellung der Aktivitäten 2.3 Ordnen der Aktivitäten/ Phasen 2.4 Darstellung in einem Wegvektor

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 29 Problemformulierung 3.Bildung der Ziel/ Weg – Matrix 3.1 Matrix ohne Bewertung 3.2 Matrix mit Bewertung

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 30 Problemformulierung Erste Beispielrechnungen Schutz des Planeten Erde (Ziel) Sammlung der Ziele Liste: 1.Wissen wo und wann 2.Was passiert 3.Was kann man tun 4.Wie geht das

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 31 Problemformulierung Sammlung der Wege Liste: 1.Beobachten und Rechnen 2.Untersuchen 3.Einschläge berechnen 4.Ablenken 5.Zerstören 6.Technik Also eine 4x5 Matrix!

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 32 Problemformulierung Wo, Wann WAS Tun Wie Beob. Unters. Einschläge AblenkenZerstören Technikx xxx xxx xxx

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 33 Problemformulierung Beispiel für das Vorgehen:

Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 34 Verwendete und/oder interessante Links: NASA Archiv von Bildern JPL NEO Tool Umlaufbahnen Solar Systems Dynamics NASA Neo Deflection Formeln für Planetenbahnen Inneres Planetensystem Äußeres Planetensystem NASA NEO Program Office NEO Program Office 1999 gegründet Aus NASA Earth Research Program

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Survey Alternatives Analyzed Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 43 Figure 1. Complete Survey Alternatives Trade Tree In der großen Matrix verwendet In einer Submatrix verwendet

Object Characterization Trade Space Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 44 Figure 2. Complete Characterization Trade Tree In der großen Matrix verwendet In einer Submatrix verwendet

Deflection Alternatives Trade Space Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 45 Figure 3. Deflection Alternatives Trade Tree In der großen Matrix verwendet In einer Submatrix verwendet