MMX – Martian Moons eXploration

Die Er­kun­dung der Mars­mon­de Pho­bos und Dei­mos

Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos sind das Ziel der japanischen Erkundungsmission „Martian Moons eXploration“, kurz MMX. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die französische Raumfahrtagentur CNES (Centre National des Etudes Spatiales) sind mit dem Landefahrzeug IDEFIX beteiligt, das Phobos mehrere Wochen auf der Oberfläche erkunden wird.

Wie die Monde entstanden sind und woraus sie bestehen – dieses Rätsel will das internationale Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern lösen. Mehrere US-amerikanische Erkundungen und europäische Missionen – Mars Express (gestartet 2003) und ExoMars Gas Trace Orbiter (gestartet 2016) – lieferten bereits Daten und Bilder aus der Marsumlaufbahn, mit deren Hilfe die Monde beobachtet werden konnten. Eine geglückte Landung auf einem von ihnen gab es bis heute noch nicht. Über ihre geologischen, mineralogischen und geochemischen Eigenschaften ist daher wenig bekannt.

Die MMX-Raumsonde der japanischen Raumfahrtorganisation JAXA soll dies ändern: Sie wird die beiden Marsmonde detailliert aus dem Orbit untersuchen und erstmals Materialproben von Phobos sammeln. Zudem wird sie den MMX-Rover von DLR und CNES mitführen und auf Phobos absetzen. Voraussichtlich 2026 soll das ehrgeizige Vorhaben starten.

Europäischer Missionsanteil: der MMX-Rover IDEFIX

Das MMX-Landefahrzeug wird mehrere Aufgaben auf Phobos erfüllen: Zum einen soll es wichtige Erkenntnisse zur Vorbereitung der Landung des Mutterschiffes erbringen. Zum anderen wird er an interessanten Stellen die Oberflächenzusammensetzung und -beschaffenheit analysieren.

Acht DLR-Institute aus fünf Standorten tragen zum Rover bei: Das Institut für Robotik und Mechatronik ist mit der Gesamtprojektleitung und – gemeinsam mit dem Institut für Raumfahrtsysteme – mit dem Systemengineering beauftragt. Darüber hinaus entwickelte das Institut für Robotik und Mechatronik eine Softwarepipeline, um den Rover auf der Phobos-Oberfläche autonom zu navigieren. Gemeinsam waren die Institute für Robotik und Mechatronik sowie für Systemdynamik und Regelungstechnik für das Aufricht- und Fortbewegungssystem (Lokomotionssystem) des 25 Kilogramm schweren Rovers verantwortlich. Das Institut für Softwaretechnologie hat bei der Softwareentwicklung der Navigation und des Lokomotionsystems unterstützt.

Video: Tests, Aufbau und Vorbereitung des deutsch-französischen Rovers IDEFIX für die Mission MMX
Aktuell laufen die letzten Arbeiten und Tests für die Fertigstellung des Rovers IDEFIX am CNES-Standort in Toulouse. In den letzten Monaten erfolgte dort die finale Integration aller Instrumente und Subsysteme. Zuvor hatte das DLR bereits die Carbonstruktur des Rovers samt Aufricht- und Fortbewegungssystem am Standort Bremen integriert und im November 2022 zur CNES nach Toulouse geliefert. IDEFIX soll im Rahmen Mission Martian Moons eXploration (MMX) auf dem Marsmond Phobos landen und diesen – trotz extrem geringer Schwerkraft – rollend erkunden. Die japanische Mission MMX hat beide Marsmonde, Phobos und Deimos, zum Ziel. Die MMX-Sonde wird beide Monde erkunden und schließlich Proben von Phobos sammeln und zur Erde schicken.

Video: Tests, Aufbau und Vorbereitung des deutsch-französischen Rovers IDEFIX für die Mission MMX

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Video: Tests, Aufbau und Vorbereitung des deutsch-französischen Rovers IDEFIX für die Mission MMX
Aktuell laufen die letzten Arbeiten und Tests für die Fertigstellung des Rovers IDEFIX am CNES-Standort in Toulouse. In den letzten Monaten erfolgte dort die finale Integration aller Instrumente und Subsysteme. Zuvor hatte das DLR bereits die Carbonstruktur des Rovers samt Aufricht- und Fortbewegungssystem am Standort Bremen integriert und im November 2022 zur CNES nach Toulouse geliefert. IDEFIX soll im Rahmen Mission Martian Moons eXploration (MMX) auf dem Marsmond Phobos landen und diesen – trotz extrem geringer Schwerkraft – rollend erkunden. Die japanische Mission MMX hat beide Marsmonde, Phobos und Deimos, zum Ziel. Die MMX-Sonde wird beide Monde erkunden und schließlich Proben von Phobos sammeln und zur Erde schicken.
Credit:

CNES/DLR/JAXA (ASTERIX® OBELIX® IDEFIX® © Année LES EDITIONS ALBERT RENE / GOSCINNY-UDERZO)

Die Carbonstruktur entstand in Regie des Institutes für Systemleichtbau. Vom Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik stammen umfangreiche Simulationen zur Beschaffenheit des Phobos-Bodens und zur sicheren Fortbewegung des Rovers. Integriert und unter realitätsnahen Bedingungen getestet wurde der Rover-Anteil des DLR im Institut für Raumfahrtsysteme. Das DLR-Institut für Planetenforschung steuerte das Radiometer miniRAD bei, und das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme das Ramanspektrometer RAX. Das DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln hat zusammen mit der Universität Université Côte d’Azur (Frankreich) die wissenschaftliche Leitung für den Rover inne und ist verantwortlich für das Payload Management.

Die CNES leistet wesentliche Beiträge mit Kamerasystemen zur räumlichen Orientierung und Erkundung auf der Oberfläche sowie zur Untersuchung der mechanischen Bodeneigenschaften. Darüber hinaus entwickelt die CNES das zentrale Service-Modul des Rovers inklusive des Onboard-Computers sowie des Energie- und Kommunikationssystems. Finale Integration und Tests finden bei der CNES in Toulouse statt. Nach dem Start der MMX-Mission wird der Rover von Kontrollzentren des DLR MUSC in Köln und der CNES in Toulouse (Frankreich) betrieben.

Der Missionsablauf

Voraussichtlich 2026 soll MMX mit einer H-3-Trägerrakete vom japanischen Startplatz Tanegashima abheben. Nach circa einjähriger Flugzeit wird MMX den Mars erreichen und in seine Umlaufbahn einschwenken. Dann beginnen die acht wissenschaftlichen Instrumente des Explorationsmoduls mit der Kartierung und Charakterisierung der Oberflächen von Phobos und Deimos. Für 2029 ist die Landung des Rovers auf Phobos vorgesehen. Hierbei wird der Rover aus einer Höhe von 40 bis 100 Metern über der Oberfläche abgesetzt. Nach der Landung – und voraussichtlich einigen kleinen Hüpfern – wird er sich selbständig aufrichten und dann einsatzbereit machen. Anschließend beginnt die rund dreimonatige Messphase, innerhalb derer der Rover verschiedene Ziele anfährt, die interessant für die wissenschaftliche Analyse sind.

Zum Abschluss der Mission werden durch die Muttersonde, unter Berücksichtigung der durch den Rover gewonnenen Erkenntnisse, Bodenproben gesammelt, die mit dem Rückkehrmodul zurück zur Erde gebracht werden. Dort sollen sie 2031 ankommen, um weiter in irdischen Laboren analysiert zu werden. Die japanische Raumfahrtorganisation JAXA ist prädestiniert für eine solch anspruchsvolle Aufgabe: Zuletzt gelang 2020 es der Mission „Hayabusa 2“, Material des Asteroiden Ryugu zur Erde zurückzubringen. Schon bei Hayabusa 2 waren DLR und CNES mit dem Lander MASCOT beteiligt.

Nachrichten

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Multimedia

Be­reit für den Ver­sand
Die Car­bon-Leicht­baustruk­tur samt Auf­richt- und Fort­be­we­gungs­sys­tem des MMX-Ro­vers sind be­reit für den Ver­sand zum Start nach Ja­pan via Tou­lou­se. Dort fin­det die wei­te­re In­te­gra­ti­on statt.
Bild: 1/3, Credit:
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Mars­mond Pho­bos
Mit 27 Ki­lo­me­tern ist Pho­bos der grö­ße­re der bei­den Mars­mon­de. Auf Pho­bos soll 2027 ein deutsch-fran­zö­si­scher Ro­ver im Rah­men der ja­pa­ni­schen MMX-Missi­on ab­ge­setzt wer­den.
Bild: 2/3, Credit:

ESA/DLR/FU Berlin

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Bun­des­kanz­ler Scholz und Staats­prä­si­dent Ma­cron mit dem MMX-Ro­ver
An­läss­lich des 60. Jah­res­ta­ges des Elysée-Ver­trags prä­sen­tier­ten sich Bun­des­kanz­ler Olaf Scholz und der fran­zö­si­schen Staats­prä­si­den­ten Em­ma­nu­el Ma­cron am 22. Ja­nu­ar 2023 mit dem MMX-Ro­ver.
Bild: 3/3, Credit:

Présidence de la République

Hintergrundartikel

Da­ten und Fak­ten

Die japanische Mission MMX (Martian Moons eXploration) soll klären, wie die beiden Marsmonde Phobos und Deimos entstanden sind und wie der Prozess der Planetenbildung in unserem Sonnensystem insgesamt abgelaufen ist. Das DLR liefert zusammen mit CNES mit dem MMX Rover einen wesentlichen Beitrag zur Mission.

Das Ziel – Pho­bos und Dei­mos

Um die Fra­ge nach der Ent­ste­hung von Pho­bos und Dei­mos zu klä­ren, wird die Missi­on MMX der ja­pa­ni­schen Welt­rau­m­or­ga­ni­sa­ti­on die drit­te JA­XA-Missi­on sein, bei der Pro­ben ge­nom­men und zur Er­de ge­bracht wer­den. Das DLR ist hier durch ei­nen Ro­ver und zwei In­stru­men­te be­tei­ligt.

Das deut­sche Ro­ver-Kon­troll­zen­trum

Der Betrieb von Landeeinheiten auf planetaren Oberflächen ist ein besonders anspruchsvoller Aspekt der Weltraumerkundung. Das Microgravity User Support Center des DLR verfügt in Europa über einzigartige Erfahrungen in diesem Bereich.

Das In­fra­rot-Ra­dio­me­ter mi­ni­RAD

Das vom DLR ent­wi­ckel­te Ra­dio­me­ter mi­ni­RAD wird die Ober­flä­chen­strah­lung des Mars­mon­des Pho­bos mes­sen, um die Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur und die ther­mo­phy­si­ka­li­schen Ei­gen­schaf­ten der Ober­flä­che zu be­stim­men. Dar­über hin­aus sol­len Hin­wei­se auf die mi­ne­ra­lo­gi­sche Zu­sam­men­set­zung des Ober­flä­chen­ma­te­ri­als ge­won­nen wer­den.

Das Ra­man­spek­tro­me­ter RAX

Das RA­man­spek­tro­me­ter für MMX (RAX) ist erst das drit­te Ra­man­in­stru­ment, das den Weg zu ei­nem ex­tra­ter­rest­ri­schen Zielort an­tre­ten wird. Das DLR- In­sti­tut für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me lei­tet so­wohl das wis­sen­schaft­li­che Team als auch die Ent­wick­lung.

Die Chassis- und Verbindungs-Struktur des Rovers IDEFIX

Sowohl die Chassisstruktur des MMX-Rovers als auch dessen Kommunikations- und Separationssystem MECSS wurden am DLR-Institut für Systemleichtbau entwickelt und gebaut.

Das me­cha­tro­ni­sche Fahr­werk für die ers­te Fahrt in Mil­li­gra­vi­ta­ti­on

Das Lo­ko­mo­ti­ons­ys­tem für den MMX-Ro­ver wird von den DLR-In­sti­tu­ten für Ro­bo­tik und Me­cha­tro­nik so­wie für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik ent­wi­ckelt, ge­baut und ge­tes­tet. Der MMX-Ro­ver wird der ers­te Ro­bo­ter sein, der sich in ei­ner so nied­ri­gen Gra­vi­ta­ti­on be­wegt.

In­tel­li­gen­te Rä­der – si­che­re Fort­be­we­gung auf un­be­kann­tem Ter­rain

Das DLR hat Rä­der für den MMX-Ro­ver ent­wi­ckelt, die op­ti­ma­le Zug­kraft er­mög­li­chen, gleich­zei­tig aber ex­trem leicht und den­noch sehr stabil sind.

LO­CO – die Soft­ware für das MMX-Ro­ver-Lo­ko­mo­ti­ons­ys­tem

Mit der Soft­ware des Lo­ko­mo­ti­ons­ys­tems (LO­CO) kön­nen die ge­wünsch­ten Pfa­de und Ge­schwin­dig­kei­ten des MMX-Ro­vers be­stimmt wer­den. Dar­über hin­aus ist die vom DLR-In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik ent­wi­ckel­te Soft­ware da­für zu­stän­dig, das Lo­ko­mo­ti­ons­ys­tem des Ro­vers zu über­wa­chen.

Die Elek­tro­nik­kom­po­nen­ten des me­cha­tro­ni­schen Fahr­werks

Ei­ne zen­tra­le Kom­po­nen­te im me­cha­tro­ni­schen Fahr­werk des MMX-Ro­vers ist die vom DLR-Ro­bo­tik und Me­cha­tro­nik Zen­trum ent­wi­ckel­te Elek­tro­nik­box. Die­se birgt die ana­lo­gen und di­gi­ta­len Schal­tun­gen, die für den Be­trieb des Ro­vers er­for­der­lich sind.

Simulation – Die Be­din­gun­gen auf Pho­bos rea­li­täts­nah nach­bil­den

Das DLR hat de­tail­lier­te Si­mu­la­ti­ons­mo­del­le des MMX-Ro­vers ent­wi­ckelt. So kön­nen in ei­ner vir­tu­el­len Um­ge­bung kri­ti­sche Pha­sen über­prft und Soft­ware ge­tes­tet wer­den.

Qua­li­täts- und Pro­dukt­si­che­rung für das Fahr­werk des MMX-Ro­vers

Das me­cha­tro­ni­sche Fahr­werk des MMX-Ro­vers ist ei­ne kom­plet­te Neu­ent­wick­lung. Aus die­sem Grund muss durch Qua­li­täts- und Pro­dukt­si­che­rung nach­ge­wie­sen wer­den, dass das Fahr­werk auf dem Mars­mond Pho­bos funk­tio­nie­ren wird.

Beteiligte Institute & Einrichtungen des DLR

Institut für Optische Sensorsysteme

Das Institut für Optische Sensorsysteme erforscht und entwickelt aktive und passive optische Sensorsysteme für die Raumfahrt, für fliegende Plattformen und für robotische Systeme.

Institut für Planetenforschung

Das Institut für Planetenforschung befasst sich unter anderem mit der Erforschung unseres Sonnensystems.

Institut für Raumfahrtsysteme

Das Institut für Raumfahrtsysteme analysiert und bewertet komplexe Systeme der Raumfahrt in technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftspolitischer Hinsicht.

Institut für Robotik und Mechatronik

Das Institut für Robotik und Mechantronik entwickelt Roboter, die es den Menschen ermöglichen, wirkungsvoller, effizient und sicher mit der Umwelt zu interagieren.

Institut für Softwaretechnologie

Das Institut für Softwaretechnologie erforscht neue Software-Technologien und nutzt sie zur Entwicklung anspruchsvoller Softwarelösungen für Anwendungen im DLR.

Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik

Der Forschungsschwerpunkt des Instituts liegt in der Entwicklung und Anwendung effizienter Systemsimulationen und intelligenter Regelungssysteme für Raumfahrt- und Robotersysteme, Flugzeuge, Straßen- und Schienenfahrzeuge.

Institut für Systemleichtbau

Führend auf dem Gebiet des Faserverbundleichtbaus forscht das DLR-Institut für Systemleichtbau (vormals Faserverbundleichtbau und Adaptronik) an effizienteren Fertigungsverfahren für CFK-Strukturen sowie an Analyse- und Auslegungsmethoden.

Raumflugbetrieb und Astronautentraining

Der Raumflugbetrieb ist die zentrale Einrichtung für die Durchführung von Raumflugmissionen in Deutschland und umfasst Satellitenmissionen für die Erdbeobachtung, Kommunikation, Aufklärung und bemannte Missionen.

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
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Dr. Stephan Ulamec

Wis­sen­schaft­li­cher Lei­ter MMX-Ro­ver
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
Münchener Straße 20, 82234 Weßling