Erforschung des Eismondes Enceladus TU Braunschweig entwickelt Technik für Navigation und Ortung im außerirdischen Eis

Durch die Raumsonde Cassini konnte 2007 die Existenz von eis-speienden Spalten auf der Oberfläche des Saturnmonds Enceladus nachgewiesen werden. Aus diesen sogenannten Kryovulkanen schießen riesige Geysire Wasser bis in den Weltraum, wo es sofort gefriert. Beim Flug des Orbiters durch die Eispartikel wurden Spuren von Mikroorganismen entdeckt, die ein Hinweis auf Leben sein könnten. Man vermutet, dass die organischen Verbindungen beim Austritt in den Weltraum zerstört werden. Deshalb wollen Forscher die Wasservorkommen auf Enceladus genauer auf Lebensspuren untersuchen. Die TU Braunschweig sorgt für die Navigation und Ortung unter den besonderen Bedingungen des Eismondes.

 

Eisbohrsonde „IceMole“

Der Enceladus Explorer soll aus einer Basisstation zur Energieversorgung und der Eisbohrsonde „IceMole“ („Eismaulwurf“) bestehen. Nach der Landung, die in sicherer Entfernung zu den aktiven Spalten erfolgt, wird die Sonde über ein Kabel mit Energie von der Station versorgt. Die Eisbohrsonde „IceMole“ schmilzt und bohrt sich bis in eine Tiefe von 100 bis 200 Metern zu den warmen Spalten vor. Dabei soll er in beliebige Richtungen gesteuert werden. Anhand von Testmissionen in Alaska und der Antarktis ist zu klären, ob ein solches Szenario realistisch umgesetzt werden kann, und ob die Technik bereits allen Anforderungen standhalten kann.

Anforderungen an die Eisbohrsonde

Die Eisbohrsonde muss dabei folgende Anforderungen erfüllen:

• Sie soll fließendes Wasser im Eiskörper erkennen und den Abstand zu einem festgelegten Zielpunkt messen.
• Relativ zu einer Oberflächenstation und zum Zielpunkt muss sie ihre Lage und Position im Eis kontinuierlich bestimmen können.
• Sie soll Spalten und Hindernisse im Eiskörper entdecken und autonom den optimalen Weg zu ihrem Ziel bestimmen.

Für die Entwicklung des Navigationssystems wird die Eisforschungs-Sonde unter realistischen Bedingungen in Alaska (im Frühjahr 2013) und in der Antarktis (jeweils ab Ende 2013 und Ende 2014) getestet und verifiziert werden. Welche weiteren Szenarien werden beim extraterrestrischen Einsatz einer solchen Sonde realistisch? Auch dies müssen die Forscher vorab erkunden, um so die Rahmenbedingungen für das Gesamtdesign und den dortigen Betrieb des Navigationssystems vorausberechnen zu können. Wann die eigentliche Mission dann starten kann, ist derzeit noch nicht abzusehen.

Navigationslösung: Die Aufgabe des TU-Instituts für Flugführung

Der „IceMole“ bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Stunde fort. Dabei kann er sich nicht nur nach unten bohren, wie bisherige Sonden, sondern sich auch horizontal, um die Kurve und auch bergauf bewegen.

Um den „IceMole“ erfolgreich durch das Eis steuern zu können, wird ein ausgeklügeltes Navigationssystem benötigt. Auf Enceladus ist kein stabiles Magnetfeld vorhanden. Das Institut für Flugführung der TU Braunschweig muss deshalb für die Navigation im Eis hochpräzise Magnetometer zum Einsatz bringen. Der Vortrieb der Sonde wird mit unterschiedlichen Verfahren untersucht. Für den autonomen Einsatz der Sonde entwickeln die Forscher ein eigenes System, das die Bewegungspfade der Mission selbstständig organisiert.

Die Entwicklung der Navigationstechonologie für die zukünftige Erforschung wird zusammen mit Wissenschaftlern der Universität der Bundeswehr München, der FH Aachen, der RWTH Aachen, der Universität Wuppertal und der Universität Bremen für eine zukünftige Exploration des Enceladus durchgeführt. Das Verbundvorhaben mit dem Namen „EnEx-Enceladus Explorer“ hat mit dem Kick-off am 22. Februar 2012 begonnen. Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie in den nächsten drei Jahren mit über 3,5 Millionen Euro gefördert. Auf die TU Braunschweig entfallen davon etwa 480.000 Euro.

Bildnachweis: DLR/NASA – frei zur Veröffentlichung bei Nennung der Quelle.

Kontakt:
Dr.-Ing. Ulf Bestmann
Institut für Flugführung
Technische Universität Braunschweig
Tel.:  +49 531 391-9815
E-Mail: u.bestmann@tu-braunschweig.de
www.tu-braunschweig.de/iff