Der europäische Luft- und Raumfahrtriese Airbus hat zwei seiner Marsrover zu Feldtests in einem Steinbruch in der Nähe von London mitgenommen und dabei erstmals einen neuen Roboterarm für die autonome Probenentnahme auf fremden Planeten vorgestellt. Das Unternehmen experimentierte auch mit einem Modell seines Rovers ExoMars, in der Hoffnung, sein Navigationssystem zu verbessern, damit der Roboter schneller reisen und mehr Gelände erkunden kann, sobald er im Jahr 2028 den Roten Planeten erreicht.
Während der Tests erhielt das Mars Sample Fetch Rover-Demonstratormodell namens Codi Koordinaten von einer simulierten Bodenkontrollstation, um es dorthin zu leiten, wo simulierte Marsproben gelagert worden waren. Der Rover nutzte dann seine Bordkarten und ein autonomes Navigationssystem, das ein Paar Stereokameras umfasst, um den Weg zu den Proben zu finden.
Airbus hat den Rover in den letzten Jahren bereits zweimal im selben Steinbruch getestet, doch die diesjährige Testkampagne war die erste, bei der nicht nur das Reisen, sondern auch die Probenentnahme demonstriert wurde. Auch das musste völlig autonom erfolgen.
Der Rover bewegt sich mit einer gemächlichen Geschwindigkeit von etwa 2,75 Zoll pro Sekunde (7 Zentimeter pro Sekunde) und macht gleichzeitig häufige Stopps, um mit seinen Stereokameras das umliegende Gelände zu bewerten und über die sicherste und effizienteste Route zu entscheiden. Bei den Tests konnte der Rover relativ große Distanzen ohne menschliches Zutun zurücklegen. „Wir haben einen Rekord von 300 Metern (980 Fuß) erreicht, den der Rover an einem Tag allein und ohne Unterbrechungen zurückgelegt hat“, sagte Chris Draper, Exploration Rover Program Manager bei Airbus, gegenüber Space.com.
Der seit 2018 in der Entwicklung befindliche Sample Fetch Rover sollte 2026 zum Mars reisen, um vom NASA-Rover Perseverance gesammelte Proben zu holen. Im Jahr 2022 verschrottete die NASA den Fetch Rover aufgrund von Budgetkürzungen und entschied sich stattdessen für den Einsatz von Perseverance.
Die Europäische Weltraumorganisation entschied sich jedoch dafür, die Entwicklung fortzusetzen, in der Hoffnung, die Technologie bei einer zukünftigen Mission, vielleicht auf dem Mond, einsetzen zu können.
„Die Bausteine sind – die Fähigkeit, autonom mehrere hundert Meter zurückzulegen, ein Objekt zu lokalisieren und das Objekt aufzunehmen – das sind alles Dinge, die für die Weltraumforschung nicht nur auf dem Mars, sondern auch auf dem Mond nützlich sein werden“, sagte Draper.
Tatsächlich wird die ESA bald mit der Suche nach einem Hersteller eines geplanten Monderkundungs-Rover beginnen, der genau den richtigen Absatzmarkt für die Arbeit von Airbus bieten könnte.
ExoMars trainieren
Obwohl Codi langsam erscheinen mag, ist der Rover viel schneller als sein Vorgänger ExoMars, dessen Nachbildung namens Charlie im Schneckentempo von 0,4 Zoll (1 cm) pro Sekunde durch den Steinbruch kroch.
Der Anfang der 2000er Jahre konzipierte ExoMars-Rover sollte nach jahrelangen Verzögerungen im Jahr 2022 zum Roten Planeten starten. Doch nach der russischen Invasion in der Ukraine stieß das Projekt auf ein weiteres Hindernis.
In Zusammenarbeit mit der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos sollte der ExoMars-Rover mit der russischen Proton-Rakete starten und mithilfe einer in Russland hergestellten Landeplattform landen. Die Aggression Russlands gegenüber seinem Nachbarn machte eine weitere Zusammenarbeit inakzeptabel. Das Flugmodell, benannt nach dem britischen Chemiker Rosalind Franklin, der die Struktur der DNA untersuchte, steht jetzt in einem Reinraum in Turin, Italien, und wartet auf den Bau eines neuen, rein europäischen Landemoduls.
Obwohl während der Wartezeit keine Änderungen an der Hardware vorgenommen werden, beschloss Airbus herauszufinden, ob der träge Rover nicht etwas schneller vorankommen könnte.
„ExoMars ist sehr gut darin, über unterschiedliches Gelände zu fahren, und das auf eine sehr sichere Art und Weise“, sagt Geoffray Doignon, Leiter des Prototypenbaus für Explorationsrover bei Airbus, sagte Space.com. „Der Nachteil ist, dass es sehr langsam ist. Innerhalb eines Marstags legt es kaum 100 Meter (330 Fuß) zurück.“
Airbus-Ingenieure haben daher einen neuen Algorithmus entwickelt, der Rosalind Franklin dabei helfen könnte, die Zeit zu verkürzen, die sie benötigt, um ihre Umgebung zu überprüfen und ihre Route zu berechnen.
„Die autonome Navigation von ExoMars funktioniert so, dass der Rover anhält, einige Bilder der ihn umgebenden Umgebung aufnimmt, eine digitale Höhenkarte erstellt und dann seinen Weg anhand dieser Karte plant“, sagte Draper. „Jeder dieser Stopps dauert tatsächlich viel länger als die Fahrzeit.“
Der neue Algorithmus nutzt die Lokalisierungskameras des Rovers am Fuß seines Masts, um Steine entlang seines Weges zu überwachen, anstatt alle paar Meter anzuhalten, um die Gefahren einzuschätzen.
„Mit diesem Algorithmus ändern wir den Arbeitszyklus – die Wartezeit des Rovers im Vergleich zur Fahrzeit – von 30 % der Fahrzeit auf 80 % der Fahrzeit“, sagte Draper. „Das bedeutet, dass wir mehr Flächen abdecken können.“
Der ExoMars-Rover spielt, obwohl er um Jahre verzögert wurde, eine einzigartige Rolle bei der Erforschung des Mars. Es ist mit einem 2 m langen Bohrer ausgestattet, der es ihm ermöglicht, viel tiefer als Perseverance nach Spuren vergangenen und gegenwärtigen Lebens zu suchen. Da der Mars nur eine sehr dünne Atmosphäre und kein Magnetfeld hat, wird seine Oberfläche ständig mit starker kosmischer Strahlung belastet, die wahrscheinlich alle lebenden Organismen ausgelöscht hätte. Tiefer im Boden könnten einige überlebt haben, meinen Experten.
Trotz der Absage der Fetch-Rover-Mission hat Europa weiterhin seinen Anteil an der Probenbergungsoperation. Das italienische Unternehmen Leonardo baut derzeit den 8 Fuß (2,5 m) langen Probentransferarm, der die von Perseverance gelieferten Proben aufnimmt und im Ascent-Fahrzeug lagert. Die ESA überwacht auch den Bau des Earth Return Orbiter, der die Proben Anfang der 2030er Jahre zur Erde bringen wird.
