Wissenschaftler finden mithilfe kostenloser Software den Fehler hinter festgefahrenen Rovern heraus
Weltraumoperationen sind äußerst anspruchsvolle und teure Unterfangen. Es kann so viel schiefgehen, insbesondere bei Bodenmissionen auf außerirdischen Körpern wie dem Mond und benachbarten Planeten, die mit ferngesteuerten Robotern und Fahrzeugen durchgeführt werden. Schon ein so kleines Ereignis wie das Feststecken eines Rovers kann das Missionsziel dramatisch beeinträchtigen oder sogar zum Abbruch führen.
Im Jahr 2005 steckten die Räder des Mars-Erkundungsrovers Opportunity der NASA im Sand fest. Sechs Wochen lang mussten die Experten des Jet Propulsion Laboratory der NASA ihn zentimeterweise manövrieren, um ihn zu befreien. Erst vor wenigen Wochen kämpfte auch der Rover Perseverance mit einem feststeckenden Bohrer, doch die Situation konnte glücklicherweise gelöst werden.
Doch nicht jede Geschichte hat ein Happy End. 2009 gerietder Rover Spirit in eine ungewöhnliche Situation an einem Hang und konnte nie wieder geborgen werden. Da der Marswinter die Rettungsbemühungen zusätzlich erschwerte, wurde die Spirit-Mission zwei Jahre später offiziell abgebrochen. Solche Unfälle könnten bald der Vergangenheit angehören.
Ein großer Durchbruch
Ingenieure der University of Wisconsin–Madison haben einen Fehler in den Testprotokollen dieser Rover auf der Erde entdeckt, der oft eine zu optimistische Einschätzung ihrer Erkundungsfähigkeiten vermittelt. Rover werden oft in wüstenähnlichen Gebieten getestet, die die trockenen Bedingungen auf Mond und Mars simulieren und so die geringere Schwerkraft auf diesen Körpern berücksichtigen.
Doch laut dem Forschungsteam der University of Wisconsin-Madison wird bei den Tests oft der Einfluss der Schwerkraft auf die Sandpartikel ignoriert, wodurch die Simulationstests bei weitem nicht so genau (sprich: realistisch) sind, wie sie sein sollten. „Ein wichtiges Element bei der Vorbereitung dieser Missionen ist ein genaues Verständnis davon, wie ein Rover außerirdische Oberflächen bei geringer Schwerkraft durchquert, um zu verhindern, dass er in weichem oder felsigem Gelände stecken bleibt“, erklärt das Team.
Bemerkenswerterweise ist es dasselbe Team, das an der Simulationsmodellierung für den VIPER-Rover der NASA arbeitet. Die Mission „Volatiles Investigating Polar Exploration Rover“, kurz VIPER, sollte auf der raueren Seite des Mondes nach Wasser und anderen nützlichen Ressourcen suchen, wurde jedoch 2024 eingestellt.
Um die Diskrepanz in den Testprotokollen für erdgebundene Rover zu entdecken, nutzte das Team die Open-Source-Simulationssoftware Chrono. Dieselbe Software wird auch zur Einschätzung der Geländegängigkeit von US-Armeefahrzeugen eingesetzt. Das Team hat seine Ergebnisse in einem Artikel im Journal of Field Robotics detailliert beschrieben.
Der Weg zu sichereren Rover-Missionen
Das Team der University of Wisconsin-Madison setzte jedoch seine Arbeit an der Rover-Technologie für Weltraummissionen fort. Das Team erläuterte das Phänomen und stellte fest, dass die Schwerkraft der Erde einen stärkeren Zug auf die Sandpartikel ausübt als auf dem Mond oder dem Mars.
Darüber hinaus soll der Sand auf der Erde fester sein, während die Oberfläche auf dem Mond weicher ist. Dies bedeutet, dass sie sich unter den Rädern des Rovers stärker verschiebt und dadurch die Bodenhaftung verringert.
Interessanterweise wird die Software, die die oben genannte Entdeckung ermöglichte, in verschiedenen Branchen eingesetzt. Neben Bildungseinrichtungen zählen zu ihren namhaftesten Nutzern das US Army Ground Vehicle Systems Center, das Jet Propulsion Lab der NASA, das US Army Engineer Research and Development Center und das National Renewable Energy Lab.
Es wurde auch von den Experten des Politecnico di Milano in Italien für die Mascot-Landeeinheit für ihre Asteroidenmission Ryugu verwendet. Neben Fahrzeugsimulationen und fortschrittlichen Robotern wurde Project Chrono sogar für „miniaturisierte Mechanismen für Uhren“ eingesetzt.