Forscher der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) und des Jet Propulsion Laboratory (JPL) arbeiten an der Entwicklung von Helikopterdrohnen, die als fliegende Augen für zukünftige Marsrover das Gelände erkunden sollen.
Ein Beitrag von Roman van Genabith. Quelle: JPL.
In der jüngst erschienenen Episode der Videoreihe Crazy Engineering stellen NASA-Mitarbeiter am kalifornischen Jet Propulsion Laboratory (JPL) ein Konzept vor, das es zukünftigen Rover-Generationen ermöglichen soll in kürzerer Zeit ein wesentlich großräumigeres Gebiet zu erforschen.
144 Meter pro Stunde, das ist die höchste Geschwindigkeit für den Marsrover Curiosity. Die Fahrt wird häufig unterbrochen, um das vor dem Rover liegende Gelände abzubilden, auszuwerten und die günstigste Route für den nächsten Streckenabschnitt festzulegen. Dieses besonnene Vorgehen ist angesichts der beträchtlichen Sachwerte, die bei jedem Manöver auf dem Spiel stehen, und der naturgemäß äußerst begrenzten Eingriffsmöglichkeit im Falle eines ernsten Problems nur zu verständlich, doch es könnte auch schneller gehen, sagen zumindest NASA-Ingenieure.
Der Einsatz eines Helikopters als fliegendes Augenpaar könnte die täglich zu erkundende Fläche eines Rover verdreifachen, schreiben die Techniker in einem Blog-Eintrag. „Sich auf dem Mars zu bewegen ist eine knifflige Sache. Zwar lieferten Rover in der Vergangenheit eine Menge wertvoller Informationen über Oberflächenbeschaffenheit und geschichtliche Entwicklung des roten Planeten, aber der Ausblick jedes Rovers ist auf die Sichtweite seiner Bordkameras beschränkt. Die einzigen alternativen Bildquellen, die dabei helfen können den Rover zu manövrieren, sind die Kameras der Sonden im Orbit.“
Der Helikopter soll hier eine Lücke ausfüllen und diente hierbei einen doppelten Zweck. Neben der Feststellung der Bodenbeschaffenheit könnte er zudem nach interessanten Geländemerkmalen, etwa auffälligen Gesteinsformationen suchen, die der Rover später erforschen könnte. Angedacht ist von den Entwicklern eine tägliche Flugdauer von zwei bis drei Minuten. Das würde dem Helikopter einen Vorausblick von etwa einem halben Kilometer erlauben.
Schwierige Aerodynamik
Aufgrund der im Vergleich zur irdischen Atmosphäre deutlich abweichenden Umgebung auf dem Mars wird für das geplante Vorhaben ein Luftfahrzeug mit speziellen Flugeigenschaften benötigt.
Um in der Marsatmosphäre mit ihrer sehr geringen Dichte genügend Auftrieb zu erreichen, muss der Helikopter sehr leicht sein und deutlich größere Rotorblätter als ein Fluggerät vergleichbarer Größe in der irdischen Atmosphäre besitzen, die zudem auch erheblich schneller, etwa mit 2.400 Umdrehungen pro Minute, rotieren.
Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der benötigten Autonomie. Genau wie die Rover ließe sich ein Scout-Helikopter nicht in Echtzeit steuern. Start, Flug und sichere Landung müssen autonom durchgeführt werden. Gerade die Landung sehen die NASA-Forscher als besondere Herausforderung.
Der Helikopter soll jeden Tag fliegen und jeden Tag landen, vermutlich relativ hart landen, verdeutlichen sie in ihrem Video. „Curiosity hatte ein mal diese 7 Minutes of Terror. Unser Helikopter hat jeden Tag 7 seconds of Terror. Also brauchen wir ein wirklich robustes Landeverfahren.“
Der NASA-Prototyp hat eine Rotorspannweite von 1,1 Metern bei einem Gewicht von rund einem Kilogramm. Angetrieben und über die Nachtstunden versorgt werden soll er mittels Solarstrom, der von einem Panel in der Mitte des Rotorkranzes erzeugt wird.
In einer Vakuumkammer am JPL, die die Marsatmosphäre simuliert, wurde er ersten Tests unterzogen. Nicht simulieren lässt sich allerdings die Marsschwerkraft, die lediglich rund ein Drittel der auf der Erde entspricht. Inwieweit sich die geringere Schwerkraft auf die Flugeigenschaften auswirkt, dürften erst die ersten praktischen Erfahrungen an Ort und Stelle zeigen.
