MASCOT - Mobilität unter Mikrogravitation auf einem Asteroiden



MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) ist ein Asteroiden-Lander, der am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung des Instituts für Raumfahrtsysteme in Bremen entwickelt wird. Dieser wird als Teil der japanischen Hayabusa-II-Sonde im Jahr 2014 starten und nach vierjähriger Reise im Jahr 2018 bei dem Asteroiden 1999JU3 ankommen. Dort soll MASCOT die Eigenschaften dieses erdnahen Asteroiden vor Ort mittels mehrerer wissenschaftlicher Instrumente untersuchen. Um das zu ermöglichen, muss MASCOT eine bestimmte Lage auf dem Asteroiden einnehmen und Messungen an mehreren Orten durchführen können. Beide Aufgaben werden von einem Mobilitätssystem übernommen, das am DLR Robotik und Mechatronik Zentrum in Oberpfaffenhofen entwickelt wird.

Die größten Probleme sind dabei die sehr geringe Anziehungskraft (Gravitation) eines Asteroiden aufgrund seiner geringen Masse und die weitgehend unbekannten Bodeneigenschaften. Durch vorherige Analysen und Simulationen wurde "Hoppen", also das Hüpfen auf der Asteroidenoberfläche, als geeignetste Fortbewegungsart ausgewählt. Die Gravitation des Zielasteroiden beträgt etwa nur ein sechzigtausendstel der Erdgravitation und macht somit das Hüpfen energetisch sinnvoll. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass eine zu hohe Bewegungsenergie beim Hoppen dazu führen würde, dass MASCOT Fluchtgeschwindigkeit erreicht und in den Weltraum fliegt. Andererseits muss das System genug energetische Reserven haben, um auf weichem Untergrund abspringen zu können. Beides wird mit einem Exzenter-Arm erreicht, der im Inneren der etwa 30x30x20 Kubikzentimeter großen quaderförmigen MASCOT-Struktur rotiert. Dieser Arm kann je nach Anforderung beschleunigt und abgebremst werden. Durch das an seinem Ende befestigte Gewicht werden Kräfte auf den insgesamt rund acht Kilogramm schweren Lander übertragen. Diese Kräfte reichen für eine Drehung oder einen Sprung auf dem Asteroiden aus.

Jedoch kann das auf der Erde nicht getestet werden, da hier die Gravitationskräfte viel zu groß sind und sich MASCOT nicht bewegen würde. Dies ist der Grund, warum die Versuche im Rahmen der Parabelflug-Kampagne stattfinden. Während der Parabeln wirken im Flugzeug sehr geringe Kräfte auf MASCOT, ähnlich wie auf dem Asteroiden. Die durchgeführten Tests sollen nachweisen, dass das mit Hilfe von Simulationen entwickelte Exzenter-System auch in der Realität funktionieren wird. Alle Daten, die dabei gemessen werden, fließen in die Verbesserung der Simulationen ein. Diese Ergebnisse ermöglichen die bessere Vorhersage des Verhaltens von MASCOT auf dem Asteroiden. Damit ist auch die Entwicklung ähnlicher Mobilitätssysteme für andere Himmelskörper, wie größere Asteroiden oder Kometen, denkbar.


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Florian Herrmann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Robotik und Mechatronik Zentrum

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