Interview: "Wir wollen zeigen, dass ein Hubschrauber auf dem Mars fliegen kann"

Am 18. Februar landet der NASA-Rover Perseverance auf dem Mars. Bevor sich das Gefährt dann auf die Suche nach Spuren vergangenem Lebens macht, wird es den Helikopter Ingenuity auf der Oberfläche absetzen. Hebt der würfelförmige Mini-Hubschrauber zu seinem experimentellen 300 Meter weiten und nur 90-sekündigen Rundflug ab, wäre er das erste Fluggerät, das selbstständig auf einem außerirdischen Himmelskörper fliegt. Ingenuity könnte die Erforschung des Mars und anderer Himmelskörper in Zukunft revolutionieren.

Håvard Grip ist bei der NASA-Chefpilot des revolutionären Helikopters und erklärt im Gespräch mit heise online, was ihn auf diese Arbeit vorbereitet hat, was er sich von der Mission erhofft und wie es danach weitergehen könnte.

Wenn Ingenuity auf dem Mars ankommt, hat er Start, Reise und Landung überstanden. Was kann vor dem ersten Flug noch schiefgehen?

Da gibt es nichts Bestimmtes, vor dem ich Angst hätte. Allerdings hatten wir auf der Erde vorher das Problem, dass wir nicht alle Komponenten von Ingenuity zusammen testen, sondern nur einzelne Bedingungen nachbilden konnten. Wir haben zum Beispiel die Bedingungen der Atmosphäre auf dem Mars nachgestellt, seine Schwerkraft konnten wir aber nicht simulieren. Auch ist die Umgebung auf dem Mars anders, also das, was die Kamera von Ingenuity später sieht und zum Navigieren nutzt. Jetzt sind zwar alle Komponenten zusammen, aber niemand kann mehr etwas reparieren, wenn etwas schiefläuft. Das ist das eigentlich Nervenaufreibende.

Ingenuity soll erst Monate nach der Ankunft auf dem Mars abheben. Warum erst dann?

Wenn der Rover auf dem Mars ankommt, müssen zunächst seine Systeme gecheckt werden. Außerdem müssen wir einen geeigneten Platz finden, um den Hubschrauber abzusetzen. Da gibt es verschiedene Aspekte, beispielsweise die Neigung des Geländes oder welche Art von Hindernissen sich dort befinden. Wir wollen ja nicht auf einem großen Felsbrocken landen. Dabei suchen wir wiederum nach einem Gelände mit optisch auffälligen Merkmalen. An ihnen soll sich der Helikopter orientieren, sodass er immer weiß, wo er ist. Und wir brauchen ein schönes Plätzchen für den Rover, damit er mit Ingenuity auch aus einigem Abstand noch kommunizieren kann. Vorher muss Ingenuity abgesetzt werden, was an sich schon kompliziert ist. Deshalb dauert alles eine Weile.

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Mars-Hubschrauber Ingenuity (7 Bilder)

Sie sind der Chefpilot. Planen Sie die Flugrouten?

Ja. Während der Entwicklung war ich Leiter für die Entwicklung des Flugsteuerungssystems. Das beinhaltet die Algorithmen, die das System zum Navigieren und Steuern benutzt. Meine Rolle als Chefpilot beinhaltet aber auch klassische Pilotaufgaben. Ich muss schauen, ob das Wetter gut zum Fliegen ist, ich muss mir das Gelände anschauen und dann den Flug planen. Wenn man von A nach B möchte, muss man die Zeit abschätzen, die man dafür braucht – Geschwindigkeit, Höhe und so weiter. Ich habe sogar eine Piloten-Lizenz und daher einen Blick für so etwas. Und schließlich muss ich die Daten-Sequenzen vorbereiten, die wir in den Hubschrauber hochladen, damit er so fliegt, wie wir es planen.

Sind Stürme auf dem Mars ein Problem für den Hubschrauber?

Wir fliegen nicht, wenn der Wind zu stark ist. Das hört sich etwas unlogisch an, weil die Atmosphäre auf dem Mars so dünn ist. Wenn Sie auf seiner Oberfläche stehen und Ihnen ein stürmischer Wind ins Gesicht blasen würde, würden Sie das aufgrund der dünnen Luft nicht so fühlen, wie auf der Erde. Auf den Hubschrauber hat es aber eine Wirkung. Denn der Wind interagiert spürbar mit dem Luftstrom, mit dem die Rotorblätter den Auftrieb erzeugen.

Wie lenkt der Helikopter?

Wir steuern den Hubschrauber mit Rotorblättern, die wir im Flug leicht auf- und abkippen können. So trifft das Rotorblatt in unterschiedlichen Winkeln auf die Luft. Das lässt sich mit allen vier Blättern machen. Das schafft auf einer Seite des Hubschraubers mehr Auftrieb und der Hubschrauber kippt zum Beispiel von links nach rechts.

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Warum hat Ingenuity einen doppelläufigen Rotor und nicht vier wie moderne Drohnen?

Wir haben zwei Rotoren übereinander und nicht vier Rotoren nebeneinander wie bei Quadrocoptern gewählt, weil wir ihn unter dem Rover untergebracht haben. Der Helikopter hat dort nur wenig Platz und ist auf eine ziemlich komplizierte Weise zusammengeklappt.

Ingenuity hat als Nutzlast eine Kamera an Bord. Welches Gewicht kann er heben?

Ziemlich genau das, was er wiegt, also 1,8 Kilogramm. Er trägt keine wissenschaftlichen Instrumente bei sich oder etwas Ähnliches. Er verfügt nur über zwei Kameras, eine fürs Navigieren und eine, um Farbbilder zur Erde zu schicken. Ingenuity ist ja eine Technologie-Demonstration.

Wie viel wiegt die Kamera denn?

Die Kamera wiegt nur ein paar Gramm, sie ist sehr leicht.

Ingenuity muss recht clever sein, um all das zu verarbeiten. Was für einen Computer hat er?

Es sind gleich mehrere Computer verbaut. Einer steuert den Helikopter. Er ist nicht super stark, aber es reicht für die einfachen Aufgaben des Hubschrauberfliegens. Er ist aber nicht leistungsfähig genug, um zu navigieren. Denn dabei muss Ingenuity 30 Bilder pro Sekunde aufnehmen und Landschaftsmerkmale analysieren. Indem er verfolgt, wo er sich relativ zu diesen Merkmalen befindet, kann er sehen, wie er sich über den Boden bewegt. Das erfordert mehr Rechenkraft, etwa so viel wie ein Smartphone.

Wird Ingenuity im Erfolgsfall über seine Testflüge hinaus die Perseverance-Mission als ein operativer Helikopter unterstützen?

Dafür gibt es keinen Plan. Ingenuity soll in 30 Tagen fünf Mal fliegen. Unser Ziel ist es zu demonstrieren, dass ein Hubschrauber auf dem Mars fliegen kann. Wir wollen damit eine Grundlage schaffen, diese Technologie bei zukünftigen Missionen vielleicht nützlich einzusetzen. Aber wir haben nur begrenzt Zeit für unser Experiment. Sobald wir das getan haben, ist unsere Arbeit erledigt. Danach laufen wieder die Experimente der Hauptmission an, da gehören wir nicht dazu.

Zahlen zu Ingenuity

• Masse: 1,8 Kilogramm
• Gewicht auf dem Mars: 680 Gramm
• Spannweite: 1,2 Meter
• Reichweite: bis zu 300 Meter
• Flughöhe: bis zu 5 Meter
• Umgebung: Atmosphäre etwa 1 Prozent der Dichte der Erdatmosphäre

Ist das nicht Verschwendung, wenn ein funktionierender Helikopter auf dem Mars herumsteht?

Es würde mich Nichts glücklicher machen, als wenn das Fahrzeug flöge und danach völlig intakt wäre. Das Beste aus meiner Sicht ist, dass der Hubschrauber Solarenergie nutzt, mit der er seinen Akku auflädt. Das Fahrzeug braucht keine Brennstoffe. Das bedeutet, er kann an sich mehr als fünfmal fliegen. Aber das ist eben Teil des Experiments: Dass Ingenuity fliegt und anschließend noch funktioniert.

Wenn Sie ein wenig spekulieren dürften, wird es in 20 bis 30 Jahren einen Mars-Helikopter für Astronauten geben?

Ich glaube nicht, dass Helikopter mit Personen auf dem Mars fliegen werden, dafür ist die Atmosphäre nicht dicht genug. Der Rotor müsste im Verhältnis zum Rest des Fahrzeugs riesig sein. Das sieht man jetzt schon bei Ingenuity. Bei ihm ist der Rotor auch viel größer als bei irdischen Hubschraubern. Falls ein Mars-Hubschrauber etwas derart Schweres wie einen Menschen heben müsste, würden sie schnell Probleme mit den großen Rotoren bekommen.

Gibt es bereits Entwürfe für einen operativen Mars-Helikopter

Wir schauen uns mögliche Entwürfe an. Wir denken über einen bis zu 15 Kilogramm schweren Hubschrauber nach, der bis zu fünf Minuten fliegen kann. Zum jetzigen Zeitpunkt sprechen wir über Nutzlasten im Bereich von einem halben bis zu einem Kilogramm. Sie könnten Rover als Kundschafter unterstützen oder selbst wissenschaftlich arbeiten.

Gibt es bereits eine Mission für so einen Hubschrauber?

Nein, da gibt es noch nichts Konkretes. Im Moment konzentrieren wir uns auf die aktuelle Mission, und dass sie klappt. Für die weiteren Schritte gibt es dann ein genaues Procedere.

Mars-Helikopter werden dann vor allem ein Werkzeug für Wissenschaftler sein. Gibt es schon Interessenten?

Ja, es gibt viele Leute, die an den möglichen Einsatzmöglichkeiten eines Hubschraubers interessiert sind. Es bleibt aber abzuwarten, was davon infrage kommt. (mho)