Die Erforschung des Weltraums verändert sich ständig. Vor Februar 2021 hatte es noch nie ein von Menschenhand geschaffenes Fluggerät gegeben, das in der Atmosphäre einer anderen Welt umhergeflogen ist (abgesehen von ankommenden oder abfliegenden Landefahrzeugen mit Raketenantrieb). Der Mars-Rover Perseverance hat das geändert und trägt eine Drohne mit sich, die man nur als Ingenuity bezeichnen kann. Es hat die Erforschung des Planeten revolutioniert, und jetzt mischt sich China mit einem geplanten Quadrocopter für eine Mission zur Rückführung von Marsproben ein.
Unsere Erforschung des Mars beschränkte sich im Allgemeinen auf Orbiter, Lander und Rover. Die Orbiter sind hervorragend darin, Daten rund um den Planeten oder über große Landstriche zu erfassen, und die Lander sind hervorragend darin, Oberflächendetails zu erfassen und sogar Oberflächenmaterial zu analysieren. Die Rover fügten eine zusätzliche Dimension hinzu, indem sie das Landegebiet erkunden konnten, aber im Allgemeinen waren die Rover langsam und nicht in der Lage, größere Entfernungen zurückzulegen. Außerdem waren sie nicht in der Lage, sich über sehr unebenes Gelände zu bewegen, wodurch ihre Fähigkeiten eingeschränkt waren.
Als Perseverance landete, nahm es die Ingenuity-Drohne mit, oder genauer gesagt, es wurde als Hubschrauber eingestuft. Seine Flügelspannweite betrug von Spitze zu Spitze der Rotorblätter 1,2 m und wog 4 Pfund (obwohl es auf dem Mars 1,5 Pfund wog). Obwohl seine Reichweite nur 300 m betrug, bewies es, dass es möglich ist, und hat seit seinem Einsatz 66 Flüge mit einer Gesamtstrecke von 14,9 km absolviert.
Kürzlich ein Artikel veröffentlicht In Acta Astronautica vom Harbin Institute of Technology und der China Academy of Space Technology schlug einen Quadrocopter für den Einsatz auf dem Mars vor, der im Gegensatz zu Ingenuity in der Lage wäre, eine Probe mit einem Gewicht von bis zu 100 g zu sammeln und an den Lander zurückzusenden. Die größte Herausforderung dabei ist die Verdünnung der Marsatmosphäre. Es beträgt weniger als 1 % des Auftriebs auf der Erde und dadurch ist der von einem Rotorblatt erzeugte Auftrieb deutlich geringer. Um einen ausreichenden Auftrieb zu ermöglichen, sind die Rotorblätter im Vergleich zur Erde überdimensioniert.
Alternative Lösungen für Drohnen wurden anhand früherer Entwürfe wie dem flugzeugbasierten Astroplane mit einer Flügelspannweite von 21 m oder dem MAP MarsFlyer mit einer Flügelspannweite von 1,73 m untersucht. Aufgrund der Verfügbarkeit von Start- und Landeplätzen wurden beide Modelle rabattiert. Das Team kam zu dem Schluss, dass Drehflügler die richtige Konfiguration hätten und machte sich daran, etwas zu entwerfen, das Proben für Rückmissionen zur Erde entnehmen und transportieren könnte.
Das Papier enthält detaillierte Entwurfsschemata beider Flugsysteme (einschließlich autonomer Flugsysteme), der Rotorkonfiguration, des mechanischen Arms, der Bildgebungstechnologie und des Avioniksystems. Der beschriebene MarsBird V11 befindet sich derzeit noch im Entwurfsstadium und ist noch nicht für eine Mission geplant, aber es ist spannend, sich vorzustellen, dass die Zukunft der Marserkundung aus der Marsluft erfolgen wird.
Mehr Informationen:
Kaijie Zhu et al., Ein Mars-Quadrocopter, der autonom fliegen und Proben sammeln kann: Struktur und Avionik, Acta Astronautica (2023). DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.11.034