Forschung

Hilfe für den Marsmaulwurf

07.06.2019 - Roboterarm soll Gehäuse anheben und dem Instrument beim Hämmern helfen.

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 dreißig 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 und am Jet Propulsion Laboratory JPL in Pasadena 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.

„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 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.

Nach einem 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.“

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.

DLR / JOL

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