Wie auf dem Mond - Robotische Exploration unter Extrembedingungen auf dem Vulkan Ätna
23. September 2016
Wie auf dem Mond - Robotische Exploration unter Extrembedingungen auf dem Vulkan Ätna
LRU auf dem Ätna
Der Rover LRU (Lightweight Rover Unit) bei einem ganz ungewöhnlichen Außentest auf dem Ätna. Die Umgebung hier hat Ähnlichkeiten mit zum Beispiel einer Marslandschaft. Der LRU kann so in schwierigem Terrain auf Herz und Nieren getestet werden.
An der Basisstation für das Experiment baute das Team Container, in dem das System über Nacht lagert, ein Wohnmobil auf dem Ätna in Abstimmung mit den lokalen Behörden und ein Kontrollzentrum auf.
Mit Hilfe des LRU werden die Instrumenten-Boxen mit dem darin befindlichen Seismometer autonom auf dem Lavaboden abgesetzt. Neben der natürlichen Seismik des Vulkans werden zusätzlich Erschütterungen mit einem Hammer erzeugt.
Was haben der Mond und der Vulkan Ätna gemeinsam? Eine extreme Oberfläche sowie extreme Bedingungen. 21 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft-und Raumfahrt (DLR) nutzen die rauen Bedingungen des Vulkans, um Technologien für zukünftige Explorationsmissionen im Sonnensystem zu testen. Die Wissenschaftler wählten mit dem Ätna ein spezielles Szenario, das den geologischen Anforderungen an eine wirkliche Mond-Mission entspricht. "Kritische Kernkomponenten einer solchen Mission sollen getestet und validiert werden", erklärt Dr. Armin Wedler, stellvertretender Sprecher der Helmholtz-Allianz ROBEX (Robotische Exploration unter Extrembedingungen) und Leiter der Robotikaktivitäten auf dem Ätna. "Wir bereiten uns damit auf die große ROBEX Demonstrationsmission 2017 vor."
Vorbereitung auf die Mond-Analog Mission 2017
In sogenannten "Demomissionen" im Abschlußjahr der Helmholtz-Allianz ROBEX sollen 2017 die gemeinsam zwischen Tiefsee- und Raumfahrtwissenschaftlern erarbeiteten Fortschritte, insbesondere das komplexe Zusammenspiel von verschiedenen robotischen Systemen sowohl in der Tiefsee vor Spitzbergen, als auch in einer sogenannten "Mond-Analog-Landschaft" demonstriert werden. Auf letzteres bereiten sich die Wissenschaftler des DLR auf dem Ätna nun vor: Zehn Tage sind die Wissenschaftler in über 2600 Meter Höhe stationiert.
"Wir testen die Installation eines aktiven seismischen Netzes auf der Mondoberfläche. Damit wäre es erstmals möglich, die innere Struktur des Mondes und die Zusammensetzung der oberen Schichten zu bestimmen", erklärt Dr. Armin Wedler. Bisher unbeantwortete Fragen nach der Existenz und Zusammensetzung eines zentralen Kerns des Mondes könnten genauso beantwortet werden wie die nach einer seismischen Aktivität.
Stationär und mobil
In den ersten Tagen bauten Dr. Armin Wedler und sein Team die Kernkomponenten des Systems auf: Container, in dem das System über Nacht lagert, ein Wohnmobil auf dem Ätna in Abstimmung mit den lokalen Behörden, ein Kontrollzentrum in Catania wurde eingerichtet, stationäre und mobile Elemente wurden auf dem Lavaboden platziert.
Eine Kombination eines stationären Systems, dem Lander RODIN, mit mehreren mobilen Elementen, der Instrumenten-Box "Remote Unit" und dem Lightweight Rover Unit (LRU), wurde von den Wissenschaftlern aus dem DLR-Institut für Planetenforschung, dem DLR-Institut für Raumfahrtsysteme und dem Zentrum für Robotik und Mechatronik des DLR entwickelt, gebaut und aufgestellt. Die mobilen Elemente sind die rollenden und fliegenden Roboter. "Mit den fliegenden Robotern wird bei dem Feldtest das Areal vermessen, mit den fahrenden Robotern werden die Instrumenten-Boxen mit den darin befindlichen Seismometer autonom auf dem Lavaboden abgesetzt. Mit Hammerschlägen wird künstlich Seismik erzeugt und es gibt natürliche
Seismizität
durch den Vulkan", erklärt Martina Wilde, wissenschaftliche Koordinatorin der Helmholtz-Allianz ROBEX. Die Kommunikationsstrecke von dem Kontrollzentrum in Catania zum Ätna bauten die Wissenschaftler der DLR-Raumflugbetriebs auf.
Das stationäre System, also der Lander, soll als zentraler Part für die Energieversorgung und den Datenaustausch sorgen, die mobilen Systeme sollen die eigentliche wissenschaftliche Exploration auf dem Mond durchführen. "Windstärke 7 und teils 8 hier auf dem Ätna waren schon eine Herausforderung, sowohl für die Wissenschaftler als auch für die Systeme. Zum Beispiel musste die Antenne für die Funkbverbindung zum Kontrollzentrum mehrfach neu ausgerichtet werden", so Wedler. "Bei unseren Tests stand der Schutz der Umgebung, der Natur an erster Stelle. Wir sind den Behörden sehr dankbar, dass sie uns bei der Organisation im Vorfeld und hier vor Ort auf dem UNESCO Weltnaturerbe Ätna unterstützen."
Mit den Behörden vor Ort - dem Parco Dell`Etna und dem Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) - konnte das DLR eine Kooperation eingehen und dadurch die entsprechenden Lizenzen und Genehmigungen zur Durchführung der Tests auf dem Ätna erhalten. Die Firma Funivia dell'Etna S.p.A. unterstützt die Wissenschaftler mit logistischem Support vor Ort - der Seilbahn- und Strassennutzung.
Hintergrund zur Allianz ROBEX
Die Helmholtz-Allianz "Robotische Exploration unter Extrembedingungen - ROBEX" bringt weltweit erstmalig Raumfahrt- und Tiefseeforschung zusammen. Insgesamt 16, vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) koordinierte, über ganz Deutschland verteilte Institutionen entwickeln gemeinsam Technologien, die die Erforschung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen wie Tiefsee, Polargebiete, unseren Erdmond, aber auch andere Himmelskörper in Zukunft verbessern sollen.
Es ist das übergeordnete Ziel der ROBEX-Allianz, diese kombinierten Systeme mit innovativen Technologien zum Energieaustausch, Datentransfer und möglichst viel Autonomie auszustatten.
