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DIE MARS-DROHNE "INGENUITY"


Credit : NASA/JPL-Caltech



Steckbrief:

  • Name: „Ingenuity“, deutsch „Einfallsreichtum“

  • Maße: 1,8 kg schwer, 0,49 m hoch

  • Hauptaufgabe: Eine Technologie-Demonstration, um den ersten motorisierten Flug auf dem Mars zu testen

  • Start: 30. Juli 2020, Cape Canaveral Air Force Station, Florida

  • Landung: 18. Februar 2021, Jezero-Krater, Mars


Die Landung


Nach gut einem halben Jahr Anreise und rund 500 Millionen zurückgelegten Kilometern, landete am 18. Februar 2021 der „Perseverance“- Rover zum Start seiner Erkundungs-Mission auf dem Mars. Mit an Bord, oder besser gesagt gut verstaut im Inneren des Rovers, flog die Mars-Drohne „Ingenuity“. Die 1,8 kg leichte Drohne ist zwar kein Teil der „Perseverance“-Mission, soll aber als Technologiedemonstration wichtige Erkenntnisse über das Fliegen in der besonders dünnen Mars-Atmosphäre liefern. Bei der für 30 Tage angedachten Demonstration ist die Durchführung von fünf Flügen mit jeweils unterschiedlichen Zielen geplant. Noch vor Ablauf dieses Zeitrahmens, haben die NASA-Ingenieure nun aufgrund des großen Erfolges bereits eine Verlängerung um mindestens weitere 30 Tage angekündigt.



Premiere in der Raumfahrtgeschichte


Nach anfänglichen Schwierigkeiten, war es dann am 19. April endlich soweit: Die knapp einen halben Meter große Drohne hob zu ihrem Jungfernflug ab. Die „Ingenuity“ hat damit Geschichte geschrieben und den ersten motorisierten, kontrollierten Flug auf einem anderen Planeten erfolgreich absolviert. Während des 39 sekündigen Flugs, konnten erste Farb-Aufnahmen von der Mars-Oberfläche aufgenommen und bereits wichtige Einblicke für weitere Flug-Missionen gewonnen werden.


»Wir können jetzt sagen, dass Menschen ein Rover-Raumschiff auf einem anderen Planeten geflogen haben« (MiMi Aung, Projektleiterin von Ingenuity)

Die Herausforderungen


Dabei stellt der Rote Planet hohe Anforderungen an den kleinen Hubschrauber. So ist durch die rund hundert Mal dünnere Atmosphäre im Vergleich zur Erde, ein sehr viel stärkerer Auftrieb für das Abheben und in der Luft halten notwendig. Die Rotoren drehen sich ganze 2.400 Mal pro Minute, knapp 10 x mal so schnell wie es für einen Hubschrauber auf der Erde notwendig wäre. Auch die extremen Temperaturen mussten bei der Konstruktion berücksichtigt werden, nachts kann es auf dem Landeplatz im Jezero-Krater bis zu -90° Grad Celsius kalt werden. Um die Funktionsfähigkeit der Komponenten sicherzustellen, wurde ein speziell entwickeltes Heizmodul eingebaut, welches für ausreichend Wärme sorgt. Wie auch die sechs verbauten Lithium-Ionen-Akkus, wird dieses durch Solarpanels aufgeladen. So wurde es bereits als Teilerfolg gewertet, dass die Drohne bei den auf dem Mars vorherrschenden Temperaturen die erste Nacht unbeschadet überstanden hat.


Neben der dünnen Mars-Atmosphäre und den zum Teil sehr niedrigen Temperaturen, stellt auch die Kommunikation mit dem Fluggerät eine besondere Herausforderung dar. Durch die weite Entfernung von der Erde zum Mars, ist eine direkte Kommunikation nicht möglich. Jeder Befehl würde mit einigen Minuten Verzögerung ankommen. Dafür sind Verbindungssatelliten in der Marsumlaufbahn notwendig. Zusätzlich braucht es noch den Rover „Perseverance“ als Relaisstation zum Satelliten, der dann wiederum das Signal zur Erde schickt. Als autonomes Fluggerät, muss die „Ingenuity“ somit selbst ihre Flugbahn lenken. Lediglich das Startsignal zum Abheben wird von der Erde aus gegeben.




Die ersten fünf Flüge


Nach dem ersten Flug mit einer Flughöhe von 3 Metern, einer 90° Grad-Drehung und einer erfolgreichen Landung nach knapp 39 Sekunden, stand schon der nächste Flug in den Startlöchern. Der zweite Flug dauerte insgesamt 20 Sekunden länger und die Drohne erreichte eine Höhe von 5 Metern. Zum ersten Mal wurden auch seitliche Bewegungen durchgeführt, dies war in der engen Testkammer auf der Erde vorab so nicht möglich. Beim dritten Flug konnte die Flugdistanz noch mal auf ganze 50 Meter erweitert und dabei eine neue Höchstgeschwindigkeit von etwas mehr als 2 Metern pro Sekunde erreicht werden. Beim vierten Flug blieb die „Ingenuity“ dann fast 2 Minuten in der Luft und erreichte eine beeindruckende Geschwindigkeit von 3,5 Metern pro Sekunde, zusätzlich hat sie eine potenzielle zukünftige Landezone ausgekundschaftet und eine Gesamtstrecke von 260 Metern zurückgelegt. Beim fünften Flug sollte die Drohne nicht wie zuvor an ihren Ausgangspunkt zurückkehren, sondern die geplante Route von „Perseverance“ überfliegen und auf mögliche Hindernisse oder interessante Orte in der Umgebung aufmerksam machen.




Neue Demonstrationsphase


Die ursprüngliche Mission der „Ingenuity“ ist nach den fünf durchgeführten Flügen abgeschlossen und konnte erfolgreich beweisen, dass Hubschrauber auf dem Mars fliegen können.


Mit dem sechsten Flug startet nun eine neue Demonstrationsphase.

Die Drohne hat damit einen neuen Auftrag erhalten, sie wird „Perseverance“ bei der Suche nach Spuren von vergangenem mikrobiellem Leben auf dem Mars helfen und aus der Luft das Gelände im Vorfeld erkunden. So wollen die Forscher der US-Raumfahrtbehörde herausfinden, in welcher Form Helikopter Erkundungsmissionen auf fremden Planeten unterstützen können, z.B. bei der Routenplanung um wertvolle Fahrzeiten einsparen zu können.

Neben neuen Erkenntnissen für zukünftige unbemannte oder auch bemannte Missionen auf fremden Planeten, hat die Mars-Drohne weltweit für viel Aufmerksamkeit und Interesse gesorgt. Dies wiederum kann sich neben den bekannten technischen Vorteilen bei der Nutzung von Drohnen auch auf ein positiveres Image und mehr Akzeptanz für unbemannte Fluggeräte im Allgemeinen auswirken.




Quellenangaben:

https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/

https://t3n.de/news/129-meter-mars-helikopter-ingenuity-1377722/

https://www.swr.de/wissen/mars-helikopter-ingenuity-100.html

https://www.br.de/wissen/perseverance-ingenuity-mars-rover-hubschrauber-nasa-100.html

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