Vorläufiger Prototyp des Rovers für die Mission ExoMars, in Zürich getestet.

Ein Ingenieur bei der Ausrichtung einer der sechs Räder des Rovers.
27 Februar 2009

Der um zwei Jahre auf Beginn 2016 verschobene Start der Mission ExoMars, lässt den industriellen Akteuren und europäischen Institutionen Zeit den endgültigen Prototyp des Marsrovers, der von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gewählt werden soll, bis ins letzte Detail fertigzustellen.

Während die Gruppe EADS Astrium UK die Baubetreuung des zukünftigen Roboters sichert, entwickelt die Firma Oerlikon Space seit über einem Jahr ein Antriebsystem für das Raumfahrzeug. Das Fahrwerk wird noch im "Skelett" Zustand auf einem mit Felsen und feinem Sand bedeckten Gelände von 20 m2, das der Oberfläche des roten Planeten gleicht, getestet. Den Züricher Ingenieuren wurde, gemeinsam mit der „Ecole polytechnique fédérale de Zürich (ETH)“, dem „Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)“ in Köln und dem germanischen Unternehmen „von Hoerner & Sulger (Schwetzingen-Mannheim)“ die Mission der Entwicklung eines Antriebssystems anvertraut.

BlueBotics und der mobile Kern des Rovers.

Nicola Tomatis, Bluebotics.
Dr. Nicola Tomatis, Direktor von Bluebotics.

Es hat sich aber auch ein Unternehmen der französischsprachigen Schweiz auf bedeutende Weise an der Konzeption des Fahrzeuges mit engagiert. „In der Phase A des Projektes haben wir zunächst, als Vertreter der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) und der ETH, über Herrn Professor Roland Siegwart, auf Papier mehrere Entwürfe von kompletten Rovers vorgestellt.“ Dr. Nicola Tomatis von BlueBotics, Lausanne, erklärt: „Auf Grund des erzielten Erfolges dieser Arbeit, haben wir an der Phase B teilgenommen und uns auf die Entwicklung der Module für die Räder und Steuerung des Gefährtes konzentriert. Dieses Spin-off der EPFL hat also praktisch das Design der Einheit, die den Kern der Mobilität des Fahrzeuges darstellt konzipiert und dimensioniert, d.h.: die Integration des Motors, des Getriebemotors und des Steuerkastens. Die Schweizer Firma hat dem John Glenn Research Center unter anderem einen Shrimp III Roboter geliefert, Vorreiter der Mobilität der Fahrzeuge Spirit und Opportunity.

Diagonale Fortbewegung

Der bei Oerlikon Space getestete vorläufige Prototyp hat sich perfekt verhalten. Das Gefährt muss, dank seiner sechs unabhängig voneinander orientierbaren Räder und seinen 21 Sensoren zur Hinderniserfassung, leicht manövrierbar sein und sich diagonal fortbewegen können (wie eine Krabbe). Weithin muss es über Steine, die höher als seine Räder sind hinweg fahren können. „Diese Räder bestehen für unsere Versuche aus Federstahl. Für die Fortsetzung des Projektes ist jedoch vor allem unser Fachwissen bestimmend, auf Grund dessen wir die passende Flexibilität der Räder (Material, Dicke, Verformung, dauerhafter Kontakt mit dem Sand) analysieren können", betont Didier Manzoni, Leiter der Abteilung Mechanismen & Instrumente von Oerlikon Space.

Die erste Herausforderung von Aurora

Der Prototyp des Antriebsystems des Rovers bei Oerlikon Space in Zürich.

Die Mission ExoMars ist die erste große Herausforderung des Aurora Langzeitprogramms zur Erforschung des roten Planeten, die von der ESA in Angriff genommen wurde. Vor allem, weil es das erste Mal sein wird – nach dem Versagen der Landung der Sonde Beagle 2 am 25. Dezember 2003 – dass Europa auf dem Mars landen wird und sich auf dessen Oberfläche fortbewegen wird. Die Hauptziele dieser Mission sind: der Eintritt, der Abstieg und die Landung einer bedeutenden Nutzlast auf der Marsoberfläche. Das Szenario der Mission ist eine Kopie des Szenarios der Missionen Pathfinder und MER (Spirit und Opportunity) der NASA. Das Landemodul setzt mit Hilfe von Airbags einer neuen Generation auf dem Marsboden auf. Der Rover, mit einem Gewicht von ung. 250 Kgs, ist mit vier Solarzellenpanels, mit einer Oberfläche von je ung. 2m2 ausgestattet, und mit 6 Rädern die eine Fahrt von zehn bis zu mehreren zig Kilometern ermöglichen.

Das Fahrzeug wird einen Bohrer benutzen, der Proben aus einer Tiefe bis zu 2 Metern entnehmen kann, und auch dazu fähig sein wird diese automatisch vor Ort zu analysieren. Um seiner wissenschaftlichen Mission gerecht zu werden, wird der Roboter die Nutzlast Pasteur mitnehmen, ein Paket wissenschaftlicher Instrumente und Werkzeuge, wie eine Kamera, ein Laserscan-Farbmikroskop, ein Chromatographie-System und zwei Detektoren für die Erfassung von Lebensspuren zur Analyse der Aminosäure.

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