Oman Mission | Foto: ÖWF/Florian Voggeneder

Klagenfurter Forscher auf Mars-Mission-Simulation im Oman

Die Wüsten von Dhofar, dem größten Regierungsbezirk im Sultanat Oman, ähneln in ihrer Beschaffenheit in vielerlei Hinsicht der Marsoberfläche. Das Österreichische Weltraum Forum (ÖWF) unternahm im Februar daher eine großangelegte Mars-Mission-Simulation in den Oman, um dort Feldforschung durchzuführen. Beteiligt waren 16 Experiment-Teams, darunter auch die Forschungsgruppe zu Drohnen-Navigation rund um Stephan Weiss.

„Luftfahrzeuge sind flink und wendig. Sie können fremde Umgebungen, beispielsweise auf dem Mars, schneller erforschen als Bodenroboter“, erklärt Stephan Weiss (Institut für Intelligente Systemtechnologien der AAU). Er räumt dabei aber ein: „Das Problem ist die Navigation solcher Drohnen, wenn kein GPS zur Verfügung steht.“ Er arbeitet daher gemeinsam mit seinem Team an der Weiterentwicklung einer kamerabasierten Navigation, die den Einsatz von Helikopter-Fluggeräten unter anderem bei Marsmissionen ermöglichen soll.

Experimente vor Ort
Bei der zu erprobenden Drohne handelt es sich um ein kleines Multikopter-Fluggerät, das mit Sensoren, u. a. einer Kamera, und einem Datenverarbeitungssystem ausgestattet ist. Stephan Weiss erläutert: „Es soll ausschließlich anhand der von der Bordkamera aufgenommenen Bilder und der systemeigenen Lageregelung im Gelände navigieren.“ Bei der Mission im Oman wurden die von der Bordkamera aufgenommenen Bilder nach dem Einsatz des Fluggeräts mit Inertialdaten und GPS synchronisiert. So sollte überprüft werden, ob die visuelle Positionsbestimmung des Fluggeräts funktionieren würde. „Dabei kam der Multikopter zu unterschiedlichen Tageszeiten und in verschiedenen Landschaftsformationen zum Einsatz.

Die gewonnenen Ergebnisse wurden anschließend verglichen“, so Weiss, der nach seiner Promotion an der ETH Zürich für drei Jahre am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der National Aeronautics and Space Administration (NASA) an der Weiterentwicklung der kamerabasierten Navigation von unbemannten Helikoptern arbeitete. An diesem Labor läuft derzeit auch eine Projektstudie, die die technischen Möglichkeiten auslotet, eine solche kameranavigierte Drohne auf dem Mars fliegen zu lassen. Zeigt die Projektstudie positive Ergebnisse, wird das kleine Fluggerät – voraussichtlich mit dem von Weiss mitentwickelten Algorithmus – 2020 auf dem Mars fliegen.

Neues Wissen durch Simulation
Einstweilen wird Stephan Weiss die im Oman gewonnenen Erkenntnisse für die wissenschaftliche Community verarbeiten. Die Experimente wurden im Rahmen der AMADEE-18-Mission des Österreichischen Weltraum Forums durchgeführt. Für den ÖWF-Obmann und Leiter der Mars-Simulation Gernot Grömer ist „Feldforschung in einer marsähnlichen Umgebung eine hervorragende Möglichkeit, Erfahrung zu sammeln und sowohl die Vorteile als auch die Grenzen der wissenschaftlichen Erkundung fremder Planeten zu verstehen“. Die Mission im Oman wurde vom Mission Support Center in Innsbruck aus geleitet. Von dort aus kommunizierte die „Bodenstation“ mit der 15-köpfigen Feldcrew im Oman, der Mitglieder aus neun Nationen angehörten, inklusive Analog-AstronautInnen.

Wesentlicher Teil des Forschungsprogramms von AMADEE-18 sind die Experimente, die von zahlreichen internationalen Forschungseinrichtungen eingereicht wurden. Abgedeckt werden die Bereiche Geowissenschaften, Ingenieurswesen, Humanwissenschaften, Arbeiten im Raumanzug und Astrobiologie. Simuliert werden alle Planungsund Durchführungsschritte, die zu einer Weltraummission gehören, wie der zeitliche Ablauf der Mission vor Ort, genannt Flugplan: Der detaillierte Zeitplan für die simulierten Außenbordeinsätze der Analog-AstronautInnen mit den robotischen Fahrzeugen und den entsprechenden Experimenten auf der marsähnlichen Oberfläche wurde vorher genau festgelegt und während der Mission abgearbeitet. Teil der Simulation ist auch die Fernüberwachung der Experimente durch die Expertinnen und Experten im Mission Support Center. Wie bei der Erforschung des echten Mars gibt es auch bei AMADEE-18 eine 10- minütige Kommunikationsverzögerung zwischen Oman und Innsbruck.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auch auf dem Einsatz des ÖWF-Mars-Raumanzug- Simulators „Aouda.X“. Er wurde gebaut, um alle wesentlichen Einschränkungen eines realen Mars-Raumanzugs wiederzugeben, wie etwa Gewicht, Druck-Gegenkräfte oder eingeschränkte Wahrnehmungsfähigkeit. Mit ihm soll die Zusammenarbeit mit anderen (robotischen) Komponenten, wie etwa einem Rover, optimiert und gleichzeitig das Risiko einer biologischen Kontamination des untersuchten Planeten minimiert werden. In einer mehrmonatigen Grundausbildung lernen die ÖWF-Analog AstronautInnen, den Simulator zu tragen und zu steuern.

für ad astra: Romy Müller