Mission auf dem Mars: Mit Obwaldner Technik die Oberfläche untersuchen
Der Rover «Perseverance» sammelt zurzeit Bodenproben auf dem Mars, um zu klären, ob auf dem roten Planeten einst eine Form von Leben existierte. Das Obwaldner Unternehmen Maxon Motor lieferte Komponenten des komplexen Robotiksystems «Mars Sample Return».
Quelle: Nasa, JPL, Caltech
Der Roboterarm des Perseverance-Rovers nimmt auf dem Mars Gesteinsproben. Wissenschaftler interessieren sich besonders für die flachen, hellen Gesteine, die als Teil der der Mission Astrobiologie den Nachweis mikrobiellen Lebens erbringen sollen.
Die Motoren öffnen und schliessen normalerweise Lifttüren oder helfen Robotern bei der Inspektion von Abwassersystemen. Und nun sind die Motoren des Unternehmens auch auf dem Mars im Einsatz. Denn der Rover «Perseverance» befindet sich momentan im Jezero-Krater, wo der Marsoberfläche 30 Bodenproben entnommen werden.
Diese werden einzeln in Behälter gefüllt, versiegelt und anschliessend deponiert, sodass nachfolgende Missionen die Proben einsammeln und für Analysen zur Erde zurückbringen können. Vieles kann bei einer solchen Mission schiefgehen, beispielsweise wenn einer der Antriebe des Roboterarms oder des Greifers nicht funktioniert. Solche Komponenten sind missionskritisch.
In der Antarktis bewährt
Die Präzisionsmotoren des Roboterarms lieferte das Schweizer Unternehmen Maxon Motors. Die Maxon-Ingenieure haben in enger Zusammenarbeit mit den Spezialisten des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa auf Basis von Standard-Katalogprodukten die Antriebe über mehrere Jahre modifiziert und ausführlich getestet.
Zehn Elektroantriebe befinden sich im Rover und bewegen unter anderem den Roboterarm, der die Proben von Station zu Station navigiert. Zudem kommen die Motoren bei der Versiegelung der Behälter und deren Platzierung zum Einsatz.
Quelle: Nasa, JPL, Caltech
Dieses Bild das Bohrloch im Marsgestein. Es handelt sich um den ersten Versuch des Rovers, eine Probe einzusammeln. Mit den Bohrungen erhofft sich die Wissenschaft, Rückschlüsse auf das Klima des Planeten zu gewinnen.
Quelle: Nasa, JPL, Caltech
Der Rover ist momentan unterwegs im Jezero-Krater. Ziel der Bohrung im Krater ist unter anderem das Sammeln von Regolith. Dabei handelt es sich um Lockermaterial, das sich auf Gesteinsplaneten durch verschiedene Prozesse wie die Ablagerung von Schwebstoffen im Wasser über darunter liegendem Ausgangsmaterial gebildet hat.
Auch beim Flug dabei
Neben den Bodenproben fanden Maxon Motoren bereits beim Minihelikopter «Ingenuity» Verwendung. Der Flug war das erste spektakuläre Ereignis der jüngsten Marsmission. Aufgrund der extremen Bedingungen werden hohe Anforderungen an die Fluggeräte gestellt. Denn die Atmosphäre des roten Planeten ist extrem dünn. Die Dichte beträgt lediglich 1,2 Prozent der Erdatmosphäre, vergleichbar mit Bedingungen auf einer Höhe von 30 Kilometern.
Die Komponenten müssen auf dem Mars je nach Region sowie Jahres- und Tageszeit bei Temperaturen zwischen null und minus 100 Grad Celsius funktionieren (Jahresmittel: -68 Grad). Deshalb greift das JPL auf Motoren zurück, die sich auf der Erde bei extremer Kälte bewährt haben, wie bei der Forschungsstation «Station Concordia» auf 3200 Meter über Meer in der östlichen Antarktis.
An einem der kältesten Orte der Welt, über den orkanartigen Winde fegen, können die Temperaturen auf minus 84 Grad Celsius fallen. Und hier befindet sich das Teleskop des französischen Laboratoire Universitaire d'Astrophysique de Nice. Weil sich Wartungsarbeiten dort schwierig gestalten, muss das gesamte System mit diversen Maxon-Antrieben über mindestens ein halbes Jahr hinweg rund um die Uhr störungsfrei in Betrieb sein können.
Quelle: Nasa, JPL, Caltech
Der Jezero-Krater mit einem Durchmesser von 45 Kilometern befindet sich nördlich des Mars-Äquators. Wissenschaftler nehmen an, dass der Krater einst auch ein Seebecken war mit einem Zufluss (links oben). Das Geschiebe bildete ein Delta mit Ablagerungen, wie auf dem Bild gut zu erkennen ist.
Quelle: NASA/JPL/Caltech
Insgesamt 43 Probenröhrchen in der Form eines Laborreagenzglases befinden sich auf dem Rover. Die Sammelröhrchen haben eine extrem harte Titannitrid-Beschichtung sowie eine Aluminiumoxidbeschichtung zum Schutz vor den extremen Temperaturen und Verunreinigungen.
Die grösste Herausforderung bei der Entwicklung der Motoren war das Gewicht. Beim Leichtbau des Fluggeräts zählte daher jedes Gramm an Gewichtseinsparung. Gleichzeitig mussten die Motoren genügend Antriebskraft liefen, damit das Gerät abheben kann und die Rotorblätter justiert werden können. Auch starke Vibrationen und Temperaturschwankungen mussten die Bauteile aushalten.
Sechs winzige Motoren mit einem Durchmesser von zehn Millimetern steuern laut dem Hersteller die Neigung der Rotorblätter und bestimmen somit die Flugrichtung des 1,8 Kilogramm leichten Fluggeräts. Das Unternehmen entwickelt auch Motoren für die Medizintechnik, Industrieautomation sowie die Luft- und Raumfahrt oder das Ausbaugewerbe.
Marsbebendienst der ETH
Gemäss Angaben des Motorenherstellers befinden sich mehr als hundert Antriebe von Maxon auf dem Mars. Sie wurde dort bei praktisch allen Robotermissionen eingesetzt. Beim Projekt «Mars Sample Return» handelt es sich um die mit Abstand komplexeste Reihe von Missionen in der Geschichte der unbemannten Raumfahrt. Verantwortlich für «Perseverance» (dt. Beharrlichkeit) ist das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA.
Quelle: Nasa, JPL, Caltech
Eisschilde am Südpol des roten Planeten geben Hinweise darauf, dass das Klima in den vergangenen Zeitepochen dort sehr unterschiedlich war. Die Bodenproben sollen diese These nun erhärten.
