Routenplaner für den Mars

In Zukunft sollen Drohnen den Mars nach Wasser absuchen. Dazu entwickelt das DLR ein alternatives Ortungs-system mit mobilen Funkbojen als Grundlage.

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Die Valles Marineris, oder „Mariner- Täler“ sind cirac 4.000 Kilometer lang, bis zu 6.000 Kilometer breit und stellenweise bis zu sieben Kilometer tief. Bild: NASA/JPL/University of Arizona

Ein lokales Ortungs- und Landesystem soll Erkundungsrobotern und Drohnen bei der Suche nach Wasser und Spuren von Leben den richtigen Weg weisen, so der Plan des Deutschen Zentrums für Luftund Raumfahrt (DLR). Professor Sergio Montenegro, Lehrstuhlinhaber für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt, und sein Team von der Universität Würzburg, arbeiten daran. Um den roten Planeten und hier speziell die Valles Marineris nach Spuren von Wasser abzusuchen plant das Raumfahrtmanagement des DLR diese Gegend eines Tages mit Drohnen, Rovern und Laufrobotern zu erkunden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn sich die individuellen Einheiten jeweils orten und miteinander kommunizieren können. „Wenn beispielsweise eine fliegende Drohne aus der Luft eine interessante Struktur entdeckt hat, bei der es sich lohnen könnte, eine Bodenprobe zu entnehmen, muss sie dem entsprechenden Roboter den exakten Ort mitteilen können“, erklärt Sergio Montenegro. Auch wenn sich die Akkus der Drohne leeren, sollte sie zuverlässig und rechtzeitig den Weg zum sogenannten Lander finden um wieder Energie aufzutanken.

Da der Mars naturgemäß kein satellitenbasiertes GPS -System hat, wollen die Forscher ein alternatives Ortungssystem eintwickeln. Es arbeitet mit Funkbojen, die beim Anflug vom Lander abgeworfen werden und sich dann in der Valles Marineris Region verteilen sollen. Diese Bojen sollen vor Ort per Funksignal ihre jeweilige Position (bezogen auf den Standort des Landers) ermitteln, untereinander kommunizieren und dann den Erkundungsrobotern die für die Navigation und Ortung nötigen Daten liefern – ähnlich wie GPS-Satelliten auf der Erde. Die notwendige Software hierfür sollen die Würzburger Informatiker entwickeln.

Die Herausforderung dabei: Um zu wissen, wie weit sie vom Lander entfernt ist, muss eine Funkboje die Laufzeit der Funksignale mit höchster Präzision messen. Dabei kommt es auf Nanosekunden an- ein Messfehler von einer tausendstel Sekunde würde eine Abweichung von 300 Kilometern bedeuten. Unterschiedlich hohe Standorte im Canyon, Gesteinsstrukturen, die den Funksignalen den Weg versperren und Reflexionen an den Talwänden erschweren zudem den Messvorgang und müssen von den Forschern miteingerechnet werden. Um dies zu meistern, lassen die Forscher zunächst zwei Objekte ihren Abstand messen. Sollte dies funktionieren will das Team die Zahl der Objekte nach und nach erhöhen und die Objekte schließlich auch in Bewegung bringen.

Ob die Würzburger Software tatsächlich auf dem Mars zum Einsatz kommt, steht noch nicht fest, da die Realisierung des Projekts hunderte Millionen Euro kosten würde. Allerdings könne das fertige System nach Aussage der Wissenschaftler auch bei der Unterwasserforschung eingesetzt werden. Mit dem einzigen Unterschied, dass die Bojen unter Wasser mit Audiosignalen anstatt Funksignalen kommunizieren würden.

www.informatik.uni-wuerzburg.de