Per Funk auf dem Mars navigieren

Systeme wie GPS versorgen Navigationsgeräte auf der Erde mit Positionsdaten. Auf dem Mars fehlt dieses dichte Netz an Satelliten, doch Roboter sollen sich dort trotzdem orientieren. Eine Forschergruppe arbeitet deshalb an einem alternativen System.

Eigentlich ist ein lokales funkbasiertes Ortungssystem nichts Außergewöhnliches. Doch das System, das der Informatiker Sergio Montenegro und seine Kollegen erarbeiten, erwartet seinen Einsatz auf dem Mars. Dort soll es Erkundungsrobotern zur Navigation dienen. Forscher der Universität Würzburg, der Universität Erlangen und die Firma Anavs entwickeln in den kommenden drei Jahren eine Routing-Software, die auf einem Netz aus Funkbojen am Marsboden basiert. Unterstützt wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.

Bojen funken zum Lander

Geht es nach dem Ansatz des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), sollen Drohnen, Rover und Laufroboter zu den marsianischen Gräben und Bergen der Valles Marineris geschickt werden. Das Team um Sergio Montenegro will für das Routing der unbemannten Objekte den Lander bei seinem Anflug eine Vielzahl an Funkbojen abwerfen lassen. Wie diese Bojen genau aussehen werden, steht noch nicht fest.

"Dass am Anfang nicht einmal die Position der Bojen bekannt ist, stellt die Schwierigkeit dar", sagt Montenegro vom Lehrstuhl für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt der Universität Würzburg. Auf der Marsoberfläche angekommen, senden sie Funksignale zum Lander. Über die Laufzeit lässt sich die Entfernung ermitteln. Da alle Bojen auch ihre Positionen zueinander berechnen, lassen sich schließlich die Ortungsdaten der mobilen Roboter ermitteln. Die Messung der Laufzeit muss dabei auf die Nanosekunde genau erfolgen, denn ein Messfehler von einer tausendstel Sekunde würde laut der Wissenschaftler bereits eine Abweichung von 300 Kilometern bedeuten.

Die Funkbojen bilden damit das Orientierungsnetz für die Erkundungsroboter und liefern ihnen die nötigen Navigations- und Ortungsdaten. "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 der Informatiker Montenegro. Auch wenn sich die Akkus der Drohne leeren, sollte sie den Weg zum Lander kennen, um dort wieder aufzutanken.

Grand Canyon des Mars

Zwar ist bei der Entwicklung der Routing-Software Präzision gefragt, doch Montenegro sagt: "Wir erwarten auf dem Mars keine Funk-Schwierigkeiten, die wir hier auf der Erde nicht hätten." Doch das Gelände bietet einige Hindernisse, besonders in den Valles Marineris. Die Gegend gilt als Grand Canyon des Mars. Sie erstreckt sich über 4.000 Kilometer Länge und 700 Kilometer Breite. Dazwischen liegen bis zu sieben Kilometer tiefe Gesteinsspalten. Das bedeutet für die Funksignale: unterschiedliche hohe Standorte, Gesteinsstrukturen, die den Weg versperren, Reflexionen an Talwänden. All das kann den Messweg verkomplizieren und muss berücksichtigt werden.

Gerade in den Valles Marineris soll die Suche nach Leben aussichtsreich sein. Wie die NASA im vergangenen Jahr bestätigte, hatte man dort Hinweise auf flüssiges Wasser gefunden. Entsprechende Fließstrukturen an Marshängen dieser Region deuteten daraufhin. Und falls die Routing-Software doch nicht auf dem Mars zum Einsatz kommen sollte, sieht Sergio Montenegro bereits ein anderes Anwendungsfeld: "Wir können das System genauso gut für die Unterwasserungforschung einsetzen." Auch dort exisitiert das Problem mit der Positionsbestimmung ohne GPS-Satelliten.

(jle)