7. April 2022

Er­folg­rei­che „Mond­lan­dung“ im DLR-Be­we­gungs­si­mu­la­tor

ESA-Astronaut Roberto Vittori im DLR-Robotic Motion Simulator
ESA-Astro­naut Ro­ber­to Vit­to­ri im DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor
Bild 1/5, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

ESA-Astronaut Roberto Vittori im DLR-Robotic Motion Simulator

ESA-Astro­naut Ro­ber­to Vit­to­ri zeig­te sich vom DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor als Tes­ting Fa­ci­li­ty be­geis­tert. Mit Hil­fe der Be­we­gungs­si­mu­la­ti­on konn­te er als Pi­lot rea­li­täts­nah er­le­ben, wie sich das Raum­fahr­zeug in kri­ti­schen Pha­sen der Mond­lan­dung ver­hält und steu­ernd ein­grei­fen.
Landung auf dem Mond
Lan­dung auf dem Mond
Bild 2/5, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Landung auf dem Mond

Für die Testrei­he am DLR in Ober­pfaf­fen­ho­fen wur­de die Kap­sel des DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor zur Mond­lan­de­fäh­re um­ge­baut. Die Ma­nö­ver der Mond­lan­de­fäh­re konn­ten auf ei­ner großen Lein­wand mit­ver­folgt wer­den – hier ab­sol­viert ESA-Astro­naut und Pi­lot Ro­ber­to Vit­to­ri in der Steu­er­kap­sel ge­ra­de ei­ne si­che­re Lan­dung.
Vorbereitung für das Experiment
Vor­be­rei­tung für das Ex­pe­ri­ment
Bild 3/5, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Vorbereitung für das Experiment

Im ESA-Pro­jekt „Hu­man-In-the-Loop Flight Ve­hic­le En­gi­nee­ring for Ex­plo­ra­ti­on Missi­ons“ wer­den u.a. Mensch-Ma­schi­ne-Schnitt­stel­len und As­sis­tenz­funk­tio­nen für Raum­fahr­zeu­ge un­ter­sucht. Mit den dar­aus ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­sen wer­den die tech­ni­schen An­for­de­run­gen für die nächs­te astro­nau­ti­sche Mond­lan­dung fest­ge­legt. ESA-Astro­naut Ro­ber­to Vit­to­ri sitzt hier im DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor und macht sich mit dem Sys­tem ver­traut.
Im Kontrollraum des DLR-Robotic Motion Simulators
Im Kon­troll­raum
Bild 4/5, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Im Kontrollraum

Sicht aus dem Kon­troll­raum des DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tors: Auf dem Bild­schirm links un­ten ist der Astro­naut in der Kap­sel zu se­hen. Links oben bli­cken die Wis­sen­schaft­ler auf die Be­nut­zer­schnitt­stel­len. Der Bild­schirm oben rechts zeigt das Steu­er­pult der Be­we­gungs­si­mu­la­ti­on und un­ten rechts sind aus­schlag­ge­ben­de Zu­stän­de zu se­hen. Wäh­rend des Ex­pe­ri­ments konn­ten sich die Wis­sen­schaft­ler mit dem ESA-Astro­nau­ten je­der­zeit per Funk aus­tau­schen.
Projektteam nach erfolgreichem Experiment am DLR Oberpfaffenhofen
Pro­jekt­team nach er­folg­rei­chem Ex­pe­ri­ment am DLR Ober­pfaf­fen­ho­fen
Bild 5/5, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Projektteam nach erfolgreichem Experiment am DLR Oberpfaffenhofen

Der DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor wird im Techlab des DLR-In­sti­tuts für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik in Ober­pfaf­fen­ho­fen be­trie­ben. Im Bild, die am Ex­pe­ri­ment be­tei­lig­ten Pro­jekt­part­ner (v.l.n.r.): An­dre­as See­fried (DLR), Vin­cen­zo Pe­sce (GMV), Ro­ber­to Vit­to­ri (ESA), Dr. To­bi­as Bell­mann (DLR), Dr. Lu­ca Fer­ra­ci­na, Mi­guel Ne­ves (DLR), Eu­ge­nio Sor­bel­li­ni (Tha­les Ale­nia Space) und Csa­ba Jé­ger (HE Space Ope­ra­ti­ons BV).
  • ESA-Astronaut Roberto Vittori testete verschiedene Mondlandemanöver im "DLR Robotic Motion Simulator“.
  • Ziel ist es, Mensch-Maschine-Schnittstellen und Assistenzfunktionen für Raumfahrzeuge auszuwerten.
  • Der Bewegungssimulator ermöglicht extreme Neigewinkel und Manöver.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Robotik, Exploration

Wie können Astronauten in Zukunft sicher auf dem Mond landen? Um eine erfolgreiche Mondlandung sicherzustellen, ist das reibungslose Zusammenspiel von Pilot und Raumfahrzeug unabdingbar. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) führte gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie ein besonderes Experiment dazu durch: Im Cockpit des „DLR-Robotic Motion Simulator“ testete ESA-Astronaut Roberto Vittori zum ersten Mal verschiedene Mondlandemanöver in einer vollbeweglichen Flugsimulation.

ESA-Astronaut Robert Vittori testet Manöver

Der Bewegungssimulator wurde am DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik entwickelt und erlaubt extreme Neigewinkel und Manöver. Als Testpilot konnte der ESA-Astronaut in Oberpfaffenhofen erleben, wie sich ein Raumfahrzeug in kritischen Phasen verhält und steuernd eingreifen. Das Experiment ist Teil des ESA-Projekts „Human-In-the-Loop Flight Vehicle Engineering for Explorations Missions“. Im Rahmen des Projekts werden Technologiestudien zur astronautischen Landung auf dem Südpol des Mondes durchgeführt.

In einem Test-Szenario befanden sich Steine auf der vom Autopiloten vorgegeben Landezone. Vittori hatte dabei die Möglichkeit, innerhalb eines bestimmten Zeitfensters einzugreifen und über Touchscreens eine alternative Landestelle auszuwählen. In anderen Szenarien traten beim Autopiloten technische Störungen auf. Hier konnte der Italiener auf eine vollständig manuelle Steuerung umschalten und die Mondlandefähre beim Abstieg auf den Mondboden erfolgreich manuell steuern.

Zusammenarbeit von Mensch und Maschine

Ein primäres Ziel des ESA-Projektes ist es, Mensch-Maschine-Schnittstellen und Assistenzfunktionen für Raumfahrzeuge zu bewerten. Die Projektbeteiligten entwickelten hierfür eine Human-in-the-Loop Simulation, die es dem Astronauten ermöglicht, mit dem System des simulierten Landers zu interagieren. Um die Endphase der Mondlandung zu simulieren, bauten die DLR-Wissenschaftler den Bewegungssimulator zu einer Mondlandefähre um.

Der DLR-Robotic Motion Simulator basiert auf einem industriellen Roboterarm, an dessen Ende eine Cockpit-Gondel platziert ist. Das System ist flexibel umrüstbar und verfügt über einen besonders großen Arbeitsraum. Im Gegensatz zu klassischen beweglichen Flugsimulatoren ist es mithilfe des DLR Robotic Motion Simulators möglich, extreme Neigewinkel und Manöver zu realisieren.

„Es war ein wunderschöner Testdurchlauf“, berichtete ESA-Astronaut Roberto Vittorio und lobte das intuitive Gefühl für die Bewegungen, die ihm der Simulator vermittelte. „Der Simulator ist eine unglaubliche Maschine, wahrscheinlich eine der besten, die ich je erlebt habe. Dieses Experiment ist für mich der Beweis, dass Europa eine Schlüsselrolle in der Zukunft der Erforschung des Weltraums spielen kann.“

Successful ‘Moon landing’ using the DLR robotic motion simulator
Im Cockpit des „DLR-Robotic Motion Simulator“ testete ESA-Astronaut Roberto Vittori zum ersten Mal verschiedene Mondlandemanöver. Der Bewegungssimulator wurde am DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik entwickelt und ermöglicht extreme Neigewinkel und Manöver. Das Experiment ist Teil des...

Für das neue Experiment stattete das DLR-Team die Gondel mit Touchscreens, neuen Eingabegeräten für den Astronauten und einem virtuellen Cockpit-Fenster aus. Zudem entwickelten die Forschenden eine hochauflösende Mondvisualisierung. So konnten die Manöver der Mondlandefähre auch von außen auf einer großen Leinwand mitverfolgt werden.

Intuitive, realitätsnahe Steuerung

Ein weiteres Ziel des ESA-Projektes besteht darin, genauer zu untersuchen, wie der Astronaut die Mondlandefähre unter dem Einfluss von Bewegungen steuern und navigieren kann. Mit den daraus resultierenden Ergebnissen werden die technischen Anforderungen für zukünftige Mondlandemissionen festgelegt. Darüber hinaus forschen die DLR-Wissenschaftler im Rahmen des Projektes daran, wie Bewegungseinflüsse, die unter geringerer Schwerkraft auftreten, auf der Erde am besten simuliert werden können.

Nach Abschluss der Experimentreihe zeigte sich der italienische ESA-Astronaut Vittori von der Anlage in Oberpfaffenhofen äußerst beindruckt und betonte, dass er durch die Bewegungssimulation intuitiv den Lander spüren und so realitätsnah die Mondfähre steuern konnte. ESA-Projektleiter Dr. Luca Ferracina bestätigte: „Das Experiment hat eindrücklich gezeigt, dass der DLR-Robotic Motion Simulator für Tests dieser Art hervorragend geeignet ist“.

Über das Projekt

Das Technical Directorate der europäischen Weltraumorganisation ESA hat das Projekt „Human-In-the-Loop Flight Vehicle Engineering for Explorations Missions” im Rahmen der geplanten Raumstation „Lunar Orbital Platform-Gateway“ (LOP-G) initiiert. Das Gateway soll unter anderem als Zwischenstation für astronautische Missionen zum Mond dienen.

Das Projekt wird von der ESA finanziert und ist eine Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie. Projektpartner Thales Alenia Space aus Italien stellte die Benutzer-Schnittstellen für die Manöversteuerung bereit, insbesondere die Software der Touchscreens. Die Navigation und Flugregelung der simulierten Mondlandefähre wurde vom spanischen Unternehmen Grupo Tecnològico e Industrial GMV S. A. (GMV) entwickelt und an den DLR-Simulator angepasst. Der Robotic Motion Simulator ist eine Entwicklung des DLR-Instituts für Systemdynamik und Regelungstechnik.

Kontakt
  • Bernadette Jung
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ober­pfaf­fen­ho­fen, Weil­heim, Augs­burg
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 8153 28-2251
    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
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  • Dr.-Ing. Tobias Bellmann

    Ro­bo­tik und Me­cha­tro­nik Zen­trum (RMC): In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik
  • Miguel Neves
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik
    Raum­fahrt-Sys­tem­dy­na­mik
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