Asteroidenforschung: allein unterwegs im Weltall

3 März 2021

Asteroiden rücken in den letzten Jahren zunehmend in den Mittelpunkt der Weltraumforschung. Mithilfe autonomer Landung und Navigation sollen sie besser erkundet werden.

Asteroiden umkreisen die Sonne wie Planeten, sind aber deutlich kleiner. Sie liegen von der Größe zwischen den Meteoroiden und den Zwergplaneten. In den letzten Jahren rücken sie immer mehr in den Mittelpunkt der Weltraumforschung. Neben wissenschaftlichen Fragen nimmt auch das Interesse an Asteroiden als Rohstofflieferanten zu. Über die Zusammensetzung von Asteroiden, insbesondere deren innere Zusammensetzung, die nur durch in-situ-Messungen (also „vor Ort-Messungen“) erforscht werden kann, ist jedoch sehr wenig bekannt. Um einen Überblick über die allgemeine Zusammensetzung von Asteroiden und das Vorhandensein möglicher Ressourcen zu erhalten, ist es aber unerlässlich, eine große Anzahl solcher Messungen an Asteroiden durchzuführen.

Aufgrund von Kommunikationseinschränkungen ist die Steuerung eines Raumfahrzeugs von der Erde zur Landung auf Asteroiden jedoch extrem schwierig bis unmöglich. Eine Lösung besteht darin, solche Landungen autonom durchzuführen. Autonome Navigation und Landung ermöglichen die Erforschung mehrerer Asteroiden, Kometen und Monden, wodurch eine detaillierte Erforschung des Schwerefeldes, der Topographie und der Identifizierung von Ressourcen in solchen Körpern möglich wird.

Implementierung einer Testumgebung

Prof. Roger Förstner (Professur für Raumfahrttechnik) und Prof. Thomas Pany (Professur für Satellitennavigation) aus der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, forschen mit ihrer wissenschaftlichen Mitarbeiterin Larissa Balestrero und ihren wissenschaftlichen Mitarbeitern Max Hofacker und Harvey Gomez zu diesem Thema. Das durch das DLR geförderte Drittmittelprojekt KaNaRiA-NaKoRa (Entwicklung und Validierung autonomer Nahfeldnavigation kooperativer Raumfahrzeuge zur Landung auf kleinen planetaren Körpern) implementiert eine Testumgebung, in der sich ein Multicopter-UAV (also ein unbemanntes Luftfahrzeug) wie ein Raumfahrzeug in einer Mikrogravitationsumgebung verhält. Somit können in Asteroiden-ähnlichen Umgebungen wie z.B. Vulkankratern, Geröllflächen oder Steinbrüchen Navigationsmethoden und Algorithmen für die Landung von Raumfahrzeugen entwickelt und getestet werden. Bisherige Ansätze haben hier meist auf eine Emulation (Nachahmung) des Raumschiffes mittels Roboterarmen oder Luftkissentischen zurückgegriffen.

Vulkanische Regionen auf Teneriffa sollen die Landschaft eines Asteroiden simulieren

Das auf 3 Jahre angelegte Projekt befindet sich nun in der zweiten Hälfte. Momentan wird hauptsächlich an der Hardware und der Sensorintegration gearbeitet. Zudem wird auch die verwendete Simulationsumgebung des Multicopter-UAVs verbessert. U.a. wird hier eine studentische Abschlussarbeit mit in das Projekt integriert um mögliche Testgebiete, wie z.B. Steinbrüche, digital abzubilden und in die Simulationsumgebung einzupflegen. Bis zum Sommer 2021 sollen zudem erste Testflüge auf dem Gelände der Universität der Bundeswehr München durchgeführt werden. Darauf aufbauend werden dann zusammen mit der Universität Bremen und der Technischen Universität Braunschweig, den Partnern aus der DLR-KaNaRiA-Projektlinie, kooperative Testszenarios entworfen und geplant. Im Frühsommer des kommenden Jahres ist dann ein abschließender Echttest und eine Validierungskampagne vorgesehen. Als mögliche Umgebung werden hierbei die vulkanischen Regionen auf Teneriffa in Erwägung gezogen, da sie ein asteroiden-ähnliches Umfeld bieten.

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^{Titelbild: © iStockphoto / dottedhippo}