Geist und Gelegenheit haben den Roten Planeten vorerst ganz für sich, aber die ESA plant, einen eigenen Rover zu schicken, um die Oberfläche des Mars zu kriechen. Anstatt nach Beweisen für vergangenes Wasser zu suchen, wird ExoMars nach Spuren des Lebens suchen, sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart. Wenn alles gut geht, wird ExoMars 2011 zum Mars starten.
Im Rahmen des ehrgeizigen, langfristigen Aurora-Explorationsprogramms der ESA wird ExoMars nach Spuren des Lebens auf dem Mars suchen. Die Mission erfordert völlig neue Technologien für selbstgesteuerte Roboter, integrierte Autonomie und modernste visuelle Geländesensoren.
Im vierten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts könnte Europa an einer bemannten Mission zum Mars teilnehmen, die eine der größten Weltraumexpeditionen der Menschheit überhaupt sein würde.
Aurora ist das Programm der ESA, das auf die langfristige Erforschung des Sonnensystems durch Roboter und Menschen abzielt, wobei Mars und Mond die Hauptziele sind.
Eine menschliche Mission zum Roten Planeten wäre ein großes, mehrjähriges Unterfangen, das fantastische, völlig neue Fähigkeiten wie automatisierte Frachtschiffe, vorpositionierte Vorräte und Werkzeuge sowie Kommunikations- und Navigationssatelliten in der Marsumlaufbahn erfordert, die den aktuellen GPS-Systemen der Erde ähneln.
Wissenschaftler und Ingenieure arbeiten bereits an der ersten Roboter-Vorläufermission der ESA, ExoMars, die um 2011 starten soll.
ExoMars wird die biologische Umgebung auf dem Mars untersuchen, um weitere Aktivitäten von Robotern und später von Menschen vorzubereiten. Daten aus der Mission werden auch einen unschätzbaren Beitrag für breitere Studien der Exobiologie liefern - die Suche nach Leben auf anderen Planeten.
Das Hauptelement der Mission ist ein fahrbares Roboter-Rover-Fahrzeug mit Rädern, das im Konzept der aktuellen Mars Rover-Mission der NASA ähnelt, jedoch unterschiedliche wissenschaftliche Ziele und verbesserte Fähigkeiten aufweist.
"Klassische Direktsteuerungsmethoden funktionieren einfach nicht, wenn wir in einer unstrukturierten Umgebung auf der Marsoberfläche operieren."
Der Rover wird Solaranlagen zur Stromerzeugung verwenden und über die felsige orangerote Marsoberfläche fahren, um eine wissenschaftliche Nutzlast von bis zu 12 Kilogramm zu transportieren, einschließlich eines allerersten leichten Bohrsystems sowie eines Probenahme- und Handhabungsgeräts. und eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente zur Suche nach Zeichen des vergangenen oder gegenwärtigen Lebens.
Aufgrund der Zeitverzögerung und Komplexität der Entfernung navigiert ExoMars mithilfe einer „intelligenten“ Elektrooptik selbst, um das umliegende Gelände visuell zu erfassen und zu interpretieren, und kann mithilfe intelligenter Onboard-Software autonom arbeiten.
Automatisierte Steuerung ein großer Fortschritt
Diese automatisierte Betriebsart ist ein großer Fortschritt für die ESA, die seit langem zur direkten Steuerung von Raumfahrzeugen mithilfe menschlicher Steuerungen eingesetzt wird. Und nicht nur die Bordsteuerungssysteme des Rovers werden neu sein.
„ExoMars wird für verschiedene Aspekte des erdbasierten Rover-Steuerungssystems völlig neue Techniken und Technologien erfordern, nicht nur ein Upgrade dessen, was wir heute haben“, sagt Mike McKay, leitender Raumfahrzeug-Controller und Mars-Experte bei ESOC, ESA Spacecraft Operations Zentrum in Darmstadt.
ESA-Controller haben noch nie zuvor eine Mission durchgeführt, die sich auf der Oberfläche eines anderen Körpers bewegte. Huygens - der 2005 erfolgreich auf Titan landete - war eine atmosphärische Sonde und kein Lander, obwohl sie kurz nach Erreichen der Titanoberfläche funktionierte.
Roboteraufgabe: Auf der Suche nach Leben kilometerlange Gelände durchqueren
In einem typischen Beispiel für den autonomen Betrieb des Rovers können Bodenkontroller einen Befehl auf hoher Ebene per Funk senden, der ihn auffordert, zu einem wissenschaftlich interessanten Ort in einer Entfernung von 500 bis 2000 Metern zu fahren und wissenschaftliche Operationen durchzuführen, z. B. unter der Oberfläche zu bohren, um Bodenproben zu entnehmen für Lebenszeichen. Aber das Fahrzeug würde die Details der Bewegung selbst erledigen.
Es würde den Boden mit einer 3D-Kamera vermessen, ein digitales Geländemodell erstellen, seinen aktuellen Standort überprüfen, interne Simulationen durchführen und dann eine autonome Entscheidung über den besten Weg treffen, basierend auf Hindernissen, dem aktuellen Status des Rovers und Risiko- / Ressourcenüberlegungen .
„Dann fährt es sich selbst zum Ziel. Wir erwarten, dass die Zielgenauigkeit über einen Abstand von 20 Metern innerhalb eines halben Meters liegt “, sagt Bob Chesson, Leiter der Abteilung für menschliche Raumfahrt und Explorationsoperationen in der Operationsdirektion der ESA.
ExoMars profitiert von aktuellen Roboterforschern
Als nächste Robotergeneration wird ExoMars von den Erkenntnissen der aktuellen Generation profitieren, einschließlich der Mars Explorer Rover (MER) -Mission der NASA. "Wir scheuen uns nicht, aus den Erfahrungen unserer Schwesteragenturen zu lernen", sagt Chesson.
„ExoMars erfordert einen Kulturwandel. Wir müssen ein wirklich interdisziplinäres Betriebskonzept entwickeln. “
Innovative Bodenkontrolle für autonomes Funktionieren
Für ExoMars würden sich die Controller auf der Erde höchstwahrscheinlich in einem „Rover-dedizierten Kontrollraum“ befinden, ähnlich dem Konzept der dedizierten Kontrollräume (DCR), die die ESA jetzt für einzelne Missionen auf Planeten umrundet.
Das ESOC wird als Kontrollzentrum für Missionsoperationen (MOCC) dienen und die Start- und frühe Umlaufphase (LEOP), die Kreuzfahrt zum Mars, die Trennung und Landung des Abstiegsmoduls und den Rover-Ausgang steuern, wobei die Verwaltung der Rover-Oberflächenoperationen wahrscheinlich ist wird vom Rover Operation Center in ALTEC, dem Advanced Logistic Technology Engineering Center in Turin, Italien, durchgeführt.
„Das Design des Rover-Bodenkontrollsystems oder des Bodensegments hängt von den wissenschaftlichen und betrieblichen Zielen des Rovers ab, die noch nicht endgültig sind. Das Bodensystem entwickelt sich also weiter“, sagt Chesson. "Im Prinzip wären die grundlegenden Telemetrie- und Telekommunikationsfunktionen im Wesentlichen dieselben wie jetzt, aber es wird erheblich neue Funktionen geben, um das autonome Funktionieren des Rovers zu ermöglichen."
"Das Kind laufen lassen"
Das Bodenkontrollsystem erfordert zumindest Recheneinrichtungen, um Missionsplanungstools auf hoher Ebene zu ermöglichen und die Überwachung des digitalen Geländes und der 3D-Modellierung des Rovers, die Bodenpfad- und Flugbahnplanung, die Bodensimulation und die enge Integration in die Nutzlastkontrolle und die Wissenschaft zu ermöglichen Operationen.
„Klassische Direktsteuerungsmethoden funktionieren einfach nicht, wenn wir auf der Marsoberfläche in einer unstrukturierten Umgebung und mit einer erheblichen Signalzeitverzögerung arbeiten“, sagt Reinhold Bertrand, Planungsingenieur und Robotik-Experte bei ESOC. „ExoMars erfordert einen Kulturwandel. Wir müssen „das Kind alleine laufen lassen“, während wir ein wirklich interdisziplinäres Operationskonzept entwickeln. “
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
