Doktorand/Doktorand/in (w/m/d) Verteilte Rechner- und Steuerungsarchitekturen für modulare Raumfahrt- & Robotiksysteme

Satelliten im Orbit bauen und erweitern – so einfach wie die Installation von Apps auf dem Smartphone: Das ist die Vision des Projekts smartCASE. Die Apps sind hier intelligente, andockbare Module bestehend aus Hard- und Software, mit denen Satelliten im laufenden Betrieb um neue Fähigkeiten erweitert werden können. Die Pilotmission soll bereits 2030 fliegen. Gemeinsam mit internationalen Industrie- und Forschungspartnern bauen wir dafür die verteilte Software- und Steuerungsarchitektur, die solche modularen Raumfahrtsysteme erst möglich macht.

Dieselben Prinzipien – verteilte, rekonfigurierbare und ausfallsichere Architekturen – brauchen wir auch jenseits der Raumfahrt: in der Robotik, bei Digitalen Zwillingen und in komplexen Automatisierungssystemen. smartCASE ist damit der Leuchtturm Ihrer Tätigkeit, lässt aber Raum für weitere Themen an der Schnittstelle von Raumfahrt, Robotik, verteilten Systemen und moderner Softwaretechnik.

Wir suchen eine wissenschaftliche Mitarbeiterin / einen wissenschaftlichen Mitarbeiter mit Promotionsabsicht und ausgeprägter Leidenschaft für die Entwicklung und Validierung verteilter Softwarearchitekturen, für Linux-basierte Systeme und hardwarenahe Robotik- und Steuerungssoftware sowie für moderne Methoden der simulationsbasierten Systementwicklung. Sie entwickeln dabei reale Softwarearchitekturen – nicht nur Konzepte, sondern Software, mit der einzelne Module ihre Fähigkeiten digital beschreiben, miteinander interagieren und in virtuellen, hybriden und physischen Testumgebungen validiert werden.

Wir bieten:

• Möglichkeit zur Promotion in einem hochaktuellen Forschungsfeld
• Eine volle Stelle (Vollzeit, Vergütung nach TV-L E13)
• Arbeit an realen Anwendungen für Industrie und Raumfahrt mit direktem Bezug zu hochaktuellen, EU-geförderten Raumfahrtentwicklungen für modulare Raumfahrtsysteme (Projekt smartCASE, ausgezeichnet mit dem STEP-Qualitätssiegel der EU)
• Entwicklung realer Softwarearchitekturen für modulare Raumfahrt- und Robotiksysteme, nicht nur Konzeptarbeit
• Zugang zu moderner Laborinfrastruktur für Robotik, Simulation, Hardware-in-the-Loop und Digitale Zwillinge
• Zusammenarbeit mit europäischen Industrie- und Forschungspartnern
• Ein kreatives, interdisziplinäres Forschungsumfeld an der RWTH Aachen, einer der führenden technischen Universitäten und Exzellenzuniversitäten Europas
• Viel Gestaltungsspielraum für eigene Ideen und Forschungsrichtungen
• Bis zu 40 % Homeoffice im Rahmen einer bestehenden Dienstvereinbarung

Über uns:

Das Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) ist eine national und international aktive und erfolgreiche Forschungseinrichtung in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen. Das MMI ist Spezialist für die Modellierung, Simulation, Steuerung und Analyse komplexer Systeme in ihrer Einsatzumgebung, für die Interaktion und Vernetzung von Maschinen, Geräten und Menschen sowie für intelligente Systeme in Raumfahrtanwendungen und auf der Erde. Am MMI realisierte Digitale Zwillinge revolutionieren Entwicklungsprozesse und den Betrieb (nicht nur) robotischer Systeme. Sie sind Grundlage für die Konvergenz der virtuellen und realen Welt – branchen- und disziplinübergreifend. Die vielfältigen Anwendungen reichen vom Planetenrover über modulare Satellitensysteme bis zur „Internationalen Raumstation“, vom Industrieroboter bis zur „Virtuellen Produktion“ und vom Radlader bis zum „Virtuellen Wald“.

Bei Fragen zur Stelle oder zum Projekt freuen wir uns über Deine Kontaktaufnahme – informelle Rückfragen vorab sind ausdrücklich willkommen.

• Forschung und Entwicklung im Bereich verteilter Rechner-, Kommunikations- und Steuerungsarchitekturen und deren hardwarenahe Umsetzung auf Grundlage von Linux, ROS 2 und etcd – für modulare Raumfahrtsysteme im Projekt smartCASE und terrestrische Anwendungsfelder
• Konzeption und Implementierung von Mechanismen für Inter- und Intra-Modul-Kommunikation, Service Discovery, verteilte Konfiguration und Zustandsverwaltung
• Einsatz und Bewertung moderner Softwaretechnologien wie Linux, ROS/ROS 2, etcd, Containerisierung, GitLab CI/CD und automatisierter Softwaretests unter den Randbedingungen von Raumfahrtanwendungen und deren Entwicklung
• Aufbau virtueller Maschinen, Software-Testumgebungen und Integrationspipelines für die verteilte Entwicklung im europäischen Projektkonsortium
• Durchführung von Softwaretests, Regressionstests, Integrationsversuchen sowie Software-/Hardware-in-the-Loop-Validierungen
• Hardwarenahe Programmierung für Systeme mit eingeschränkten Ressourcen
• Entwicklung und Umsetzung von Konzepten der Ausfallsicherheit bei dezentraler Steuerarchitektur
• Mitarbeit in Forschungs- und Industrieprojekten mit direktem Praxisbezug
• Betreuung von Abschlussarbeiten und Vermittlung von Wissen im Rahmen von Lehrveranstaltungen
• Veröffentlichung wissenschaftlicher Ergebnisse und Besuch internationaler Konferenzen mit dem Ziel einer Promotion auf Ihrem Themen- und Interessensgebiet

Das bringen Sie mit:

• Sehr guter Masterabschluss (oder vergleichbar) in Elektrotechnik, Informatik, Computer Engineering, Automatisierungstechnik, Luft- und Raumfahrttechnik mit starkem Softwarebezug oder einem verwandten Bereich
• Sehr gute Programmierkenntnisse in C/C++, Python oder vergleichbaren Sprachen
• Sehr gute Kenntnisse im Umgang mit Linux-Systemen
• Begeisterung für hardwarenahe Softwaresysteme, verteilte Softwarearchitekturen, robuste Kommunikationsmechanismen und technische Systeme mit realem Hardwarebezug
• Selbstständige, kreative und forschungsorientierte Arbeitsweise
• Sehr gute Deutschkenntnisse sowie gute Englischkenntnisse

Von Vorteil:

• Erfahrung mit eingebetteten Systemen, ROS/ROS 2, Middleware-Konzepten, verteilten Datenstrukturen, etcd und serviceorientierten Architekturen
• Erfahrung mit Containerisierung, Versionierung und CI/CD (z. B. Git, GitLab, Docker)
• Interesse an Digitalen Zwillingen, eingebetteten, modularen und sicherheitskritischen Systemen sowie Raumfahrtanwendungen

Die Einstellung erfolgt im Beschäftigtenverhältnis.
Die Stelle ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen und befristet für zunächst zwei Jahre.
Eine Verlängerung von einem Jahr ist vorgesehen. Eine weitere Verlängerung ist erwünscht.
Die befristete Beschäftigung erfolgt im Rahmen der Befristungsmöglichkeiten des Wissenschaftszeitvertragsgesetzes.
Es handelt sich um eine Vollzeitstelle.
Eine Promotionsmöglichkeit besteht.
Die Eingruppierung richtet sich nach dem TV-L.
Die Stelle ist bewertet mit EG 13 TV-L.