08.06.2018 | Magazin:

Ein „Maulwurf“ auf dem Weg zum Mars Sonde gräbt sich in Planetenboden und sammelt Wärmedaten

Die internationale Weltraummission „InSight“ hat das Ziel, den Aufbau des Mars zu untersuchen. Auch die  Technische Universität Braunschweig ist am 5. Mai 2018 mit an Bord gegangen. Dr. Björn T. Kletz vom Institut für Adaptronik und Funktionsintegration (IAF) und Professor Jörg Melcher vom DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik haben ein Stoßreduktionssystem für die Sonde „Heat Flow and Physical Properties Package“, kurz HP³, entwickelt.

Die NASA-Sonde InSight ist ausgestattet mit dem HP3-Modul (Heat Flow and Physical Properties Package) Bildnachweis: DLR

Dieser wird  sich bis zu fünf Meter tief in den Boden des Planeten vorarbeiten, um im Untergrund Informationen zum Thermalhaushalt zu sammeln. Der elektromechanische „Maulwurf“ misst tiefer und präziser als jemals zuvor. Die Daten sollen Aufschluss darüber geben, wie viel Wärme aus dem Inneren des Planeten abgegeben wird und woher die Energie stammt. Die Auswertung der Messergebnisse wird Hinweise darauf geben, ob der Mars aus demselben Material besteht wie Mond und Erde.

Die HP3-Sonde ist ausgestattet mit hocheffektiven Systemen zur Stoß- und Schwingungsminimierung, die in der Zusammenarbeit des IAF mit dem Braunschweiger DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik entstanden sind. Die Mission wird gemeinsam von der NASA, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der französischen Raumfahrtbehörde CNES betrieben.

Schlagend ins Innere des Roten Planeten

Im Inneren des Hightech-Maulwurfs werden so starke Stöße generiert, dass sich das Gerät selbstständig in den Boden vorarbeitet. Dabei zieht die Sonde Temperatursensoren auf einem fünf Meter langen Kabel mit in die Tiefe. „Die Stöße erzeugen so hohe Beschleunigungen, dass die empfindliche Messtechnik im Inneren der Sonde durch ein spezielles Stoßisolationssystem vor den auftretenden Belastungen geschützt werden muss“, erläutert Dr. Kletz, der nach seiner Promotion vom IAF der TU Braunschweig zum DLR gewechselt ist.

Schutz für empfindliche Sensoren

Empfindliche Neigungssensorik mit montierten „Galaxie“-Federn. Bildnachweis: DLR

Da die Sonde im Marsboden beispielsweise durch Steine abgelenkt werden kann, wird die Neigung des „Maulwurfs“ im Untergrund durch hochempfindliche Beschleunigungssensoren überwacht. Das in Braunschweig entwickelte Isolationssystem entkoppelt diese Sensoren von den Stößen und minimiert die Belastungen der Sensorik beim Raketenstart. Hierfür kommen spezielle Doppelspiralfedern – auch „Galaxie“-Federn genannt – zum Einsatz. Sie sorgen einerseits dafür, dass das empfindliche System zur Neigungsbestimmung geschützt wird, andererseits führen sie die Sensoren aber auch so präzise im Sondengehäuse, das hochgenaue Messungen möglich sind.

Technologietransfer von der Straße in den Weltraum

Die bei „InSight“ eingesetzte Technologie basiert auf Patenten des DLR zur passiven und aktiven Schwingungsberuhigung. Die Technologie kommt unter anderem bei Fahrzeugspiegeln zum Einsatz. Dort erhöhen diese neuen Maßnahmen die Sicherheit und die Funktionalität. „Wir freuen uns, dass die Adaptronik nun auch auf dem Mars zum Einsatz kommt“, sagen die beiden Erfinder Björn T. Kletz und Professor Jörg Melcher.