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MASCOT (System)

Der Asteroidenlander MASCOT beinhaltet einen Mechanismus, der eine Fortbewegung auf der Asteroidenoberfläche ermöglicht. Dabei wird ein Exzenterarm durch einen Motor beschleunigt und abgebremst, wodurch ein Ruck auf das Gesamtsystem ausgeübt wird, sodass sich das System durch Hüpfen fortbewegen kann.

Die Mission startete im Jahr 2014. Eingesetzt wurde MASCOT am 3. Oktober 2018.

Technische Daten

Typ: ILM25 Motor mit HFUC8-Getriebe von Harmonic Drive
Größe: Motor: Ø 31mm × 64cm
Platine: 95mm × 105mm × 18mm
Gewicht: Motor: 112g + 137g (exzentrischer Arm)
Platine: 161g (inkl. Kabeln)
max. Drehmoment: 3Nm
Leistung: max. 48W
Kommunikation: RS422-Schnittstelle
Besonderheiten: • Elektronik kalt redundant ausgeführt
• Entkopplungsnetzwerk, sodass ein Motor von zwei unterschiedlichen Leistungsteilen gespeist werden kann
• 10 krd strahlungstolerant

Systembeschreibung

Das DLR hat als Beitrag für die japanische Hayabusa-II-Mission eine Asteroiden-Landeeinheit MASCOT (mobile asteroid surface scout) entwickelt. Die einzelnen Bestandteile von MASCOT sowie die Einordnung im Rahmen der Hayabusa-2-Mission werden vom Institut für Raumfahrtsysteme beschrieben.

Das Institut für Robotik und Mechatronik steuerte MASCOT einen Fortbewegungsmechanismus mittels einem Schwungarm bei. Der Zielasteroid 1999JU3 bzw. Ryugu weist eine sehr geringe Schwerkraft auf, sodass jede Bewegung auf dessen Oberfläche geschickt dosiert werden muss. MASCOT kann sich durch Rotation einer exzentrisch angebrachten Masse (dem Schwungarm) hüpfend fortbewegen und aufrichten. Die Exzentermasse wird gezielt beschleunigt und abgebremst. Auf diese Weise werden Momente auf die knapp 10 kg schwere Payload-Box aufgebracht. Damit wird sowohl ein Umdrehen als auch eine Fortbewegung erreicht.

Die Leistungselektronik des BLDC-Motors wurde redundant ausgeführt und ist auf einer Platine mit 95 × 105 mm kompakt untergebracht. Eine sorgfältige Auswahl der elektrischen und mechanischen Bauteile gewährleistet die Funktion bei widrigen Bedingungen.

Der Start der Mission erfolgte am 3. Dezember 2014 um 13:22:04 (JST) von Tanegashima Space Center. Im Sommer 2018 näherte sich die Sonde Hayabusa2 dem Asteroiden bis auf wenige Kilometer und fertigte erste Aufnahmen an. Der Lander MASCOT wurde am 3. Oktober 2018 um 01:58 UTC aus einer Höhe von 51 Metern erfolgreich von der japanischen Raumsonde ausgeklinkt und kam etwa 20 Minuten später auf der Asteroidenoberfläche zur Ruhe. Nach einigen Hüpfern konnte die Einheit ihre Arbeit aufnehmen und zur vollen Zufriedenheit aller beteiligten Wissenschaftler erledigen, siehe dazu auch Artikel im DLR-Hauptportal.

Weitere Informationen zum Projekt befinden sich auf der Projekt-Seite.

MASCOT-Bildergalerie

MASCOT-Szenario

Künstlerische Darstellung von Hayabusa2 und MASCOT bei der Missionsdurchführung auf dem Asteroiden. 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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MASCOT-Gesamtsystem

CAD-Zeichnung des MASCOT-Gesamtsystems (links) und der Elektronikbox (rechts), an der der Motor befestigt ist. 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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CAD%2dZeichnung des MASCOT%2dGesamtsystems

Mobility Unit (CAD-Zeichnung)

Neben dem Motor zu sehen ist das Harmonic-Drive-Getriebe, bestehend aus dem circular spline (hellgrün), dem flex spline (grün) und dem wave generator (dunkelblau). Der Arm (lila) mit Exzentermasse wird durch eine zusätzliche Lagerung (hellblau) gestützt. 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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MobUnit CAD%2dZeichnung

Motor und Exzenterarm der Mobility Unit

Flugmodell von Motor und Exzenterarm 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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MobUnit FM

MASCOT-Flugmodell

Foto des MASCOT-Flugmodells (ohne exzentrischen Arm) kurz vor der Integration in das Hayabusa2-Mutterschiff 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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MASCOT%2dFlugmodell

MASCOT Missionslogo

Logo der MASCOT-Mission 

Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).

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MASCOT Missionslogo

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Veröffentlichungen

  • J. Reill et al., "Development of a mobility drive unit for low gravity planetary body exploration", 12th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA), (ESA/ESTEC, Noordwijk, Netherlands), May 2013, http://elib.dlr.de/86421/.

  • J. Reill et al., "MASCOT – asteroid lander with innovative mobility mechanism", 13th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA), (ESA/ESTEC, Noordwijk, Netherlands), May 2015, http://elib.dlr.de/96381/.

  • T.-M. Ho et al., "MASCOT – the mobile asteroid surface scout onboard the HAYABUSA2 mission", Space Science Reviews, vol. 208, pp. 339-374, July 2017, http://elib.dlr.de/107136/.

Kontakt
Dr. Josef Reill
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Robotik und Mechatronik
, Mechatronische Systeme
Oberpfaffenhofen-Weßling

Tel.: +49 8153 28-3563

Fax: +49 8153 28-1134

Weiterführende Links
Mascot (System)
Mascot (Projekt)
MASCOT-Sonderseite des DLR
Systemdymanik und Regelungstechnik: Springend auf Asteroiden
Raumfahrtsysteme: Asteroidenlander mit Orientierungssinn
Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
Video: MASCOT im Fallturm
Animation: MASCOT auf Hayabusa2
Animation: Aktuelle Hayabusa2-Position
CNES: Hayabusa 2 / Mascot
Wikipedia: (162173) Ryugu
Presse
Spiegel 2018: Der Schuhkarton ist gelandet
heise 2018: Asteroid Ryugu könnte Erde gefährlich werden
heise 2018: Mascot auf dem Asteroiden Ryugu gelandet
DLR 2018: Hayabusa2 und MASCOT erreichen Ryugu
heise 2018: Raumsonde erreicht Ryugu
SZ 2018: Hayabusa2 erreicht Ryugu
DLR 2017: Japanischer Minister für Raumfahrt besucht RMC
heise 2014: Deutsch-japanische Asteroidenmission Hayabusa2 gestartet
Zeit 2014: Japan startet Rakete mit Sonde für Asteroiden
Spiegel 2014: Asteroiden-Sonde soll am Mittwoch starten
FAZ 2014: Neues Weltraumabenteuer von Japan aus gestartet
BR 2014: Hayabusa 2 mit deutschem Landegerät gestartet
DLR 2014: Auf dem Weg zum Asteroiden 1999 JU3
DLR 2014: "Mitfluggelegenheit" auf dem Asteroidenlander
DLR 2013: Vorbereitungen für den Besuch auf einem Asteroiden
DLR 2012: Asteroidenlander mit Orientierungssinn
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