Luna-Halle: Sensoren, Rover und Astronauten erkunden „den Mond“ – in Köln

Ein Foto, das das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorige Woche veröffentlicht hat, könnte zwar auf den ersten Blick den Eindruck erwecken, als wären Geschenkpakete zu sehen, doch es handelt es sich um deutlich profanere „Nutzlast-Boxen“. Und trotz des Bildhintergrunds wurde es auch nicht auf dem Erdtrabanten aufgenommen, sondern in der Kölner Luna-Halle. Darin simulieren das DLR und das Europäische Raumfahrtagentur (ESA) seit wenigen Monaten die Mondoberfläche und die dortigen Bedingungen.

Ziel des aktuellen Kommunikationsprojektes ist es zu erforschen, wie sich zu transportierendes Frachtgut, Sensoren, Rover und Astronauten zu einem Netzwerk in einer eher unwirtlichen Umgebung ohne GPS & Co. verbinden können. Alle Beteiligten tauschen dabei dem Plan nach Signale aus, die für die Kommunikation und die Navigation gleichzeitig verwendet werden können.

Jeder Roboter, Mensch oder jedes Messgerät gebe in dem Netzwerk Informationen „an die Nachbarn“ weiter, erläutert Projektleiter Emanuel Staudinger vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation. Über die Laufzeit des Funksignals zwischen den Teilnehmern ließen sich die Abstände untereinander sowie deren exakte Position bestimmen. Die Vorteile dabei: „Das System arbeitet dezentral, benötigt keinerlei Infrastruktur und ist unter anderem auf eine Vielzahl an Teilnehmern ausgelegt.“ Das dafür entwickelte Schwarmnavigationssystem ermögliche so etwa die Erkundung der Oberfläche des Mondes, was auf andere Planeten wie den Mars übertragbar sei. Es funktioniere ferner in Lavahöhlen oder komplexen Umgebungen auf der Erde, wo konventionelle Systeme wie Satelliten-Navigation nicht zur Verfügung stehen.

700 Quadratmeter mit Kratern

Staudinger und sein Team erprobten den Schwarm in den vergangenen Jahren schon am Vulkan Ätna auf Sizilien und in einer Lavahöhle auf Lanzarote. Nun melden sie den ersten erfolgreichen Test in der realistischen Mondumgebung der Luna-Halle unweit des Europäischen Astronautenzentrums. Die seit 2018 geplante Trainingsanlage, die mit einigen Jahren Verspätung Ende September offiziell eröffnet wurde, beherbergt unter anderem auf 700 Quadratmetern die nachgestellte Mondumgebung. Dort könnten Astronauten oder Roboter für den Einsatz auf dem Erdtrabanten vorbereitet werden, erklärt Thomas Uhlig von der Luna-Projektleitung. Das in Oberpfaffenhofen angesiedelte DLR-Institut gehöre „zu den Ersten, die in unserer Anlage forschen“.

Die Wissenschaftler haben in der Halle mehrere Szenarien durchgespielt. In einem davon kam ein Lander auf dem Mond an und setzte zwei Rover aus. Der erste hatte die Aufgabe, Funk-Baken rund um das Raumfahrtgerät zu platzieren. Diese Sensor-Einheiten übernahmen direkt erste Navigationsaufgaben. Bei seinen Erkundungsfahrten entdeckte der Rover einen Krater und stellte fest, dass er in diesen nicht hinunterfahren konnte. Er musste den zweiten Rover zu Hilfe holen. Der Krater war in einem Bereich der Anlage, in dem der Boden um drei Meter abgesenkt ist. Der zweite fahrtüchtige Bot fand über das Navigationssystem alleine zum Krater und führte seine wissenschaftlichen Untersuchungen durch. Dabei unterstützte ihn der erste Rover vom Kraterrand aus bei der Orientierung.

„Moon Village“ soll unterstützt werden

In einem anderen Szenario ging es um das Ausbringen von Sensoreinheiten in einem Bereich, der für die unbemannten Fahrzeuge zu steil ist. Bis zu 50 Sensoren wurden verteilt und haben sich zu einem Netzwerk für die Navigation verbunden. Auch fliegende Einheiten oder das Abwerfen von Messsonden in einen unzugänglichen Krater testeten die Forscher.

Ferner hat das Team ein 3D-Modell der Halle und des Bodens für Simulationen und die Überprüfung von Messdaten angefertigt. Ein Großteil des „Moon on Earth“ ist mit einer Schicht aus Regolith-Simulat („Mondstaub“) bedeckt. Die Mischung hat ähnliche chemische, physikalische und geotechnische Eigenschaften wie das Original, das Astronauten der Apollo-Missionen mit zur Erde brachten. Langfristig will die ESA ein Moon Village aufbauen, ein Dorf auf dem Mond. Die DLR-Forscher wollen dabei helfen, dass dort eine robuste dezentrale Navigation und Kommunikation Astronauten sowie Robotern bei der Exploration zur Verfügung steht. Die Experten wollen die bislang gesammelten Daten nun detailliert auswerten und das Schwarmsystem weiterentwickeln. (axv)