5. Juni 2019
Neue Strategie für den Marsmaulwurf

Ro­bo­ti­scher Arm soll Ge­häu­se an­he­ben und Maul­wurf beim Häm­mern hel­fen

Marsmaulwurf - Anzeichen für die Verschiebung von HP3 auf dem Mars
An­zei­chen für die Ver­schie­bung von HP3 auf dem Mars
Bild 1/6, Credit: NASA/JPL-Caltech

Anzeichen für die Verschiebung von HP3 auf dem Mars

Die Trä­ger­struk­tur des HP3-In­stru­ments (He­at Flow and Phy­si­cal Pro­per­ties Packa­ge) be­weg­te sich beim Häm­mern leicht, wie die kreis­för­mi­gen "Fuß­ab­drücke" des In­stru­ments zei­gen.
Marsmaulwurf - Test des InSight-Arms beim Drücken auf den Boden im Labor
Test des In­Sight-Arms beim Drücken auf den Bo­den im La­bor
Bild 2/6, Credit: NASA/JPL-Caltech

Test des InSight-Arms beim Drücken auf den Boden im Labor

In ei­nem JPL-La­bor drückt ei­ne Test­mo­dell des In­Sight-Ro­bo­ter­arms mit sei­ner Schau­fel auf den Bo­den in der Nä­he des Test­mo­dells des selbst­häm­mern­den "Mars­maul­wurfs". DLR-For­scher ha­ben be­rech­net, dass ein sol­ches Drücken auf den Mars­bo­den dem Maul­wurf hel­fen kann, zu gra­ben, da sich die Rei­bung des um­ge­ben­den Bo­dens er­höht.
Marsmaulwurf - DLR-Ingenieur Torben Wippermann am HP3-Versuchsaufbau
DLR-In­ge­nieur Tor­ben Wip­per­mann am HP3-Ver­suchsauf­bau
Bild 3/6, Credit: DLR (CC BY 3.0)

DLR-Ingenieur Torben Wippermann am HP3-Versuchsaufbau

Über dem HP3-Ex­pe­ri­ment ist ein Bal­lon zu se­hen, der das Ex­pe­ri­ment ent­las­tet, um ver­rin­ger­te Schwer­kraft­ver­hält­nis­se, wie auf dem Mars zu si­mu­lie­ren.
Marsmaulwurf - Tests mit dem HP3-Experiment beim JPL in Kaliforniern
Tests mit dem HP3-Ex­pe­ri­ment beim JPL in Ka­li­for­ni­ern
Bild 4/6, Credit: NASA/JPL-Caltech

Tests mit dem HP3-Experiment beim JPL in Kaliforniern

In ei­nem der Si­tua­ti­on auf dem Mars nach­ge­stell­ten Te­stum­ge­bung im Jet Pro­pul­si­on La­bo­ra­to­ry der NA­SA un­ter­su­chen die Wis­sen­schaft­ler und In­ge­nieu­re mög­li­che Stra­te­gi­en zur Un­ter­stüt­zung des He­at Flow and Phy­si­cal Pro­per­ties Packa­ge (HP3) auf dem In­Sight-Lan­der.
Marsmaulwurf - HP3-Ersatzmodell im DLR-Testlabor in Bremen
HP3-Er­satz­mo­dell im DLR-Test­la­bor in Bre­men
Bild 5/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

HP3-Ersatzmodell im DLR-Testlabor in Bremen

Das Er­satz­mo­dell des Mars­maul­wurfs wird im DLR-In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me in Bre­men in ei­ner Box auf Sand ge­tes­tet. Bei al­len Ver­su­chen lauscht ein Seis­mo­me­ter auf die Tä­tig­keit des ir­di­schen Maul­wurfs, das vor dem HP3-Ex­pe­ri­ment auf dem Sand zu se­hen ist.
Marsmaulwurf - Testaufbau des HP3-Experiments am DLR in Bremen
Tes­t­auf­bau des HP3-Ex­pe­ri­ments am DLR in Bre­men
Bild 6/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Testaufbau des HP3-Experiments am DLR in Bremen

Das HP3-Ex­pe­ri­ment steht auf ei­ner mit Sand ge­füll­ten Box. Oben am Ge­häu­se ist ein Stück des Maul­wurfs zu er­ken­nen, der sich mit ei­nem Schlag­me­cha­nis­mus al­lein in den Un­ter­grund häm­mern kann.
  • Mangelnde Reibung des umgebenden Marsbodens ist wahrscheinlich der Grund, warum der Marsmaulwurf bisher nicht tiefer vordringen konnte.
  • Verdichtung des Marsbodens in der Nähe der Rammsonde mittels des robotischen Arms soll helfen.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration

Es gibt einen neuen Plan, um den Marsmaulwurf des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf der NASA-Mission InSight zu unterstützen. Der Maulwurf HP3 ist eine Art selbstschlagender Nagel, der bisher etwa 30 Zentimeter tief in den Marsboden vorgedrungen ist. Seit dem 28. Februar 2019 war es nicht mehr möglich, tiefer in den Boden zu gelangen. Tests mit dem Maulwurf auf dem Mars sowie Tests mit Nachbauten der Rammsonde beim DLR in Deutschland und am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien gaben Einblicke in die möglichen Ursachen der Situation. Wahrscheinlich ist der Halt des Maulwurfs im umgebenden Boden unter der geringeren Schwerkraft auf dem Mars nicht ausreichend, wobei sich auch kleine spaltförmige Hohlräume zwischen Maulwurf und Boden ausgebildet haben könnten. Nun planen die Wissenschaftler und Ingenieure der InSight-Mission, die auf dem Maulwurf sitzende Stützstruktur mit dem Roboterarm des Landers wegzuheben. Von dem Gehäuse befreit, kann die Situation genauer betrachtet werden und es wird möglich, die Rammsonde beim weiteren Hämmern direkt mit dem robotischen Arm zu unterstützen.

Der Hubvorgang wird im Juni schrittweise kommandiert. Zunächst wird die Stützstruktur gegriffen. Im Laufe einer Woche wird der Arm dann die Struktur in drei Schritten anheben und Bilder aufnehmen. Mit dem behutsamen Vorgehen wollen die Ingenieure sicherstellen, dass der Maulwurf, der bereits zu Dreivierteln im Boden ist, nicht herausgezogen wird.

Roboterarm InSight-Lander
Roboterarm InSight-Lander
Der Roboterarm auf dem Mars InSight-Lander der NASA bewegt sich über dem Heat Flow and Physical Properties Package (HP3) und öffnet die Finger seines Greifers in dieser Bildserie vom 1. Juni 2019.
Credit: NASA/JPL-Caltech

"Wir wollen die Stützstruktur anheben, weil wir den Maulwurf unter der Hülle und im Boden bisher nicht sehen können und so auch nicht genau wissen in welcher Situation er sich befindet", sagt der wissenschaftliche Leiter des HP3-Experiments Prof. Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung. "Ziemlich sicher sind wir uns mittlerweile, dass dem Maulwurf der mangelnde Halt im Boden zu schaffen macht, weil die Reibung des umgebenden Regoliths unter der geringeren Schwerkraft des Mars deutlich schwächer ausfällt als erwartet." Am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen durchgeführte Tests haben bestätigt, dass dies unter unglücklichen Umständen geschehen kann. Seitlicher Halt und Reibung sind wichtig für den Maulwurf, da der bei jedem Schlag erzeugte Rückstoß durch Reibung am Boden aufgefangen werden muss.

Zudem besteht weiter die Möglichkeit, dass der Marsmaulwurf einen Stein getroffen hat. Die Rammsonde wurde allerdings so konzipiert, dass sie kleinere Steine wegdrücken kann. Sie könnte aber aktuell zwischen einem Stein und der umgebenden Stützstruktur eingeklemmt sein. Wenn dies der Fall ist, kann eine Bewegung der Stützstruktur es ermöglichen, das Hindernis zu überwinden. Der Landeplatz wurde so gewählt, dass er flach ist und so wenige Steine wie möglich an der Oberfläche zeigt. Das bedeutet in der Regel, dass es im Boden ebenfalls weniger Steine gibt. "Wir gehen davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit einen zu großen Stein zu treffen nur bei wenigen Prozent liegt", so Spohn weiter.

HP3 auf dem InSight-Lander
HP3 auf dem InSight-Lander
Der selbsthämmernde Maulwurf, Teil des Heat Flow and Physical Properties Package (HP3) auf dem InSight-Lander der NASA, hat sich Anfang Juni 2019 nur teilweise in den Boden des Mars gegraben, wie in dieser Abbildung gezeigt.
Credit: NASA/JPL-Caltech

Nach anheben des Gehäuses wollen die Forscher entscheiden, wie sie dem Maulwurf am besten helfen können. "Wir planen den Roboterarm zu nutzen, um nah am Maulwurf auf den Boden zu drücken. Durch die zusätzliche Last erhöht sich der Druck auf den Maulwurf und damit die Reibung an seiner Außenwand", erklärt Spohn. "Unsere Berechnungen am DLR zeigen, dass wir nahe an das Gerät heranmüssen. Unmittelbar über dem Maulwurf, der ja etwas schräg im Boden sitzt, und nahe dran ist die Wirkung am größten. Ohne die Stützstruktur wegzunehmen, hätten wir zu viel Abstand und die Wirkung wäre zu gering."

Behutsames Wegheben der Stützstruktur

Die Stützstruktur des HP3-Experiments wird schrittweise angehoben, da sich im Inneren des Gehäuses Federn befinden, die möglicherweise noch mit dem hinteren Ende des Marsmaulwurfs in Kontakt stehen. "Wenn das der Fall ist, sollten wir vorsichtig beim Anheben sein, damit wir nicht versehentlich die Rammsonde aus dem Boden ziehen", sagt NASA-Ingenieur Troy Hudson. "Falls das passiert, können wir sie nicht wieder zurück in ihr Loch setzen oder sie anderweitig direkt mit dem robotischem Arm anheben. Also heben wir die Stützstruktur nach und nach an und prüfen, dass der Maulwurf nicht mitkommt." Ein Umsetzen des Maulwurfs würde zudem nicht weiterhelfen, selbst wenn der Arm die Raumsonde greifen könnte. "Wir denken, dass die aktuellen Schwierigkeiten am wahrscheinlichsten einem Mangel an Reibung im Mars-Regolith geschuldet sind. Selbst wenn wir also den Marsmaulwurf umsetzen könnten, würde das vermutlich nicht helfen, denn wir hätten an einer anderen Stelle immer noch das gleiche Reibungsproblem", ergänzt Hudson.

{youtube preview image}

Das Video ist aus Datenschutzgründen deaktiviert, damit keine ggf. unerwünschte Datenübertragung zu YouTube stattfindet. Zur Aktivierung bitte klicken. Das Video wird dann automatisch gestartet.

You Tube - NASA InSight: A Plan to Get the Mole Moving Again
You Tube - NASA InSight scientist/engineer Troy Hudson gives us the game plan for getting the mission's heat probe, also known as the "mole," digging again on Mars.
Credit: NASA

Das HP3-Instrument auf der NASA-Mission InSight

Die Mission InSight wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, im Auftrag des Wissenschaftsdirektorats der NASA durchgeführt. InSight ist eine Mission des NASA-Discovery-Programms. Das DLR steuert zur Mission das Experiment HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) bei. Die wissenschaftliche Leitung liegt beim DLR-Institut für Planetenforschung, welches das Experiment federführend in Zusammenarbeit mit den DLR-Instituten für Raumfahrtsysteme, Optische Sensorsysteme, Raumflugbetrieb und Astronautentraining, Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Systemdynamik und Regelungstechnik sowie Robotik und Mechatronik entwickelt und realisiert hat. Daneben sind beteiligte industrielle Partner: Astronika und CBK Space Research Centre, Magson und Sonaca, das Institut für Photonische Technologie (IPHT) sowie die Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH. Wissenschaftliche Partner sind das ÖAW Institut für Weltraumforschung und die Universität Kaiserslautern. Der Betrieb von HP3 erfolgt durch das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) des DLR in Köln. Darüber hinaus hat das DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie einen Beitrag des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zum französischen Hauptinstrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) gefördert.

Ausführliche Informationen zur Mission InSight und zum Experiment HP3 finden Sie auf der DLR-Sonderseite zur Mission mit ausführlichen Hintergrundartikeln sowie in der Animation und der Broschüre zur Mission und über den Hashtag #MarsMaulwurf auf dem DLR-Twitterkanal. Aktuell berichtet Prof. Tilman Spohn, leitender Wissenschaftler des HP3-Experiments, in Blogposts über die Aktivitäten des 'Marsmaulwurfs‘.

Kontakt
  • Falk Dambowsky
    Pres­se­re­dak­ti­on
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Me­dia|Re­la­ti­ons
    Telefon: +49 2203 601-3959
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Prof. Dr. Tilman Spohn
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-300
    Fax: +49 30 67055-303
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Christian Krause
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Nutzer­zen­trum für Welt­raum­experi­mente (MUSC)
    Be­trieb HP3, STA­TIL
  • Dr. Matthias Grott
    HP3-Pro­jekt­wis­sen­schaft­ler und In­Sight-Wis­sen­schafts­team-Mit­glied; Schwer­punkt Wär­me­fluss- und Wär­me­leit­fä­hig­keits­mes­sun­gen; In­stru­men­ten­bau
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-419
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Torben Wippermann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me
    Telefon: +49 421 24420-1307
    Robert-Hooke-Str. 7
    28359 Bremen
  • Dr. Anko Börner
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me
    Telefon: +49 30 67055-509
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
  • Dr. Roy Lichtenheldt
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik
    Telefon: +49 8153 28-3095
    Münchener Straße 20
    82234 Oberpfaffenhofen-Weßling
  • Dr. Martin Knapmeyer
    HP³- und SEIS-Pro­jekt­wis­sen­schaft­ler und Mit­glied des In­Sight-Wis­sen­schafts­teams
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-394
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Jörg Melcher
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Fa­ser­ver­bund­leicht­bau und Ad­ap­tro­nik
    Telefon: +49531295-2850
    Fax: +49531295-2875
    Lilienthalplatz 7
    38108 Braunschweig
Verwandte Nachrichten
Neueste Nachrichten

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie über den folgenden Link: Datenschutz

Hauptmenü