Ob sie den Flugverkehr stören, atemberaubende Ausblicke auf die Erde bieten oder die Nachbarn ausspionieren – Drohnen sind ein alltäglicher Anblick am Himmel. Nun schickt die NASA erstmals einen hubschrauberähnlichen Apparat in die Atmosphäre eines anderen Planeten.
Der namens Ingenuity genannte Helikopter reist als Mitfahrer an Bord des ein Tonnen schweren Perseverance-Rovers mit – der neuesten Roboter-Mission der NASA zum Mars. Perseverance startet voraussichtlich diesen Sommer und landet im Frühjahr 2021 auf dem Roten Planeten.
Fliegen in einer fremden Atmosphäre stellt enorme technische Herausforderungen dar. Bei Erfolg eröffnet Ingenuity Wissenschaftlern jedoch eine revolutionäre Erkundungsmethode für Planeten und Monde im Sonnensystem. Denn Fliegen ist deutlich schneller als Fahren mit Boden-Rovern.
Mehr zu NASA-Missionen:
- Die Voyager-Mission und unser Pale Blue Dot: Wie das berühmteste Bild der Wissenschaft entstand
- Wettlauf zur Venus: Was wir auf dem giftigen Zwilling der Erde entdecken werden
Hubschrauber ermöglichen schärfere Luftbilder als Orbiters, dienen als Späher für Rover und können Proben sammeln und zurückbringen. Zudem erreichen sie Gelände, das für Räder unzugänglich ist.
"Größere Mars-Hubschrauber in der Klasse von 5 bis 20 kg mit geringer Nutzlast könnten rover-unerreichbare Bereiche kartieren und großflächige Vermessungen beschleunigen", erklärt Dr. Bob Balaram, Chefingenieur von Ingenuity am NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien.
"Es gibt auch eine NASA-Mission zum Saturnmond Titan mit einem fliegenden Lander, der Anfang der 2030er Jahre starten soll."
Ingenuity misst 50 cm Höhe und hat vier Blätterpaare auf zwei gegenläufig rotierenden Rotoren mit 1,2 m Spannweite.
Die großen Rotoren sind essenziell für die dünne Marsatmosphäre. Ein klassisches Quadcopter-Design wäre zu voluminös für den Rover.
- Warum Sie BBC Science Focus abonnieren sollten
Ingenuity ist unter Perseverances Chassis verstaut und wird wenige Monate nach Landung abgesetzt. Der Rover fährt 100 m weg, um Kollisionen zu vermeiden, und koppelt per Funk. Dann folgt der Erstflug – inklusive eines "gegenseitigen Selfies".
Wie Ingenuity den Mars erkundet
Ingenuity trägt eine Schwarz-Weiß-Navigationskamera und eine 4.208 x 3.120-Pixel-Farbkamera. Bilder gehen via Perseverance zu Mars-Orbitern und von dort zur Erde.
"Mehrere Bilder werden zu Panoramen verarbeitet", sagt Balaram.
Der Fokus liegt auf Techniktests, nicht Wissenschaft. Bis zu fünf Flüge in 30 Tagen: max. 300 m horizontal, 10 m Höhe, 90 Sekunden Flugzeit. Sechs Lithium-Ionen-Akkus laden solar auf – zwei Drittel der Energie schützen vor -100 °C Nächten.
Die Marsatmosphäre ist nur 1 % so dicht wie die Erdatmosphäre. Rotoren drehen mit 2.500 U/min statt 500 U/min. Gewicht: 1,8 kg, Blätter aus Kohlenstoffverbund mit Schaumkern wiegen je 56 g.
Mehr zum Mars:
- Wilde Ideen in der Wissenschaft: Wir haben bereits Leben auf dem Mars gefunden
- InSight: Was die NASA-Mission zum Mars im Inneren des Roten Planeten finden könnte
Balaram empfiehlt Flüge vormittags um 11 Uhr: optimale Bedingungen nach Erwärmung, bei hoher Luftdichte und niedrigen Winden.
Ingenuity im Test
Im JPL-Simulator (25 m hoch, 8 m breit) wurde Marsdruck simuliert. Schwerkraft (0,38 g) via Faden kompensiert: 0,62 des Erdwichts angehoben, Rest aerodynamisch.
Tests optimierten GNC-Software für autonome Flüge (Verzögerung: Minuten). Sensoren: Gyros, Accelerometer, Kamera, Höhenmesser, Neigungssensor. Wegpunkte definieren Position, Höhe, Richtung, Zeit.
Mehr zu Weltraumforschung:
- Beweg dich, Mars: Warum wir weiter weg nach zukünftigen menschlichen Kolonien suchen sollten
- Schneller als Lichtreisen: Ist Warpantrieb wirklich möglich?
Ingenuity muss Startbelastungen, 7-monatige Reise, Eintrittshitze (2.200 °C) überstehen.
Erfolg wäre historisch: erster motorisierter Flug außerhalb der Erde. Basis für zukünftige wissenschaftliche Drohnen. "Ein Wright Brothers-Moment auf einem anderen Planeten", fasst Balaram zusammen.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 350 von BBC Science Focus