Auf dem Mars verstreute Brotkrümel: Hänsel und Gretel, bitte antwortet!

Lassen Sie uns mit „Martian Breadcrumbs“ – einer beispiellosen Art der Informationsübermittlung – sehen, wie wir die Geheimnisse der Höhle lüften können!

Dies ist eine künstlerische Darstellung eines kleinen autonomen Rovers in einer alten Lavaröhre auf dem Mars. Forscher der University of Arizona haben ein neues System für solche Rover entwickelt, die Höhlen oder Lavaröhren auf dem Mars erkunden sollen. Genau wie im Märchen Hänsel und Gretel werden sie „Brotkrumen“ hinterlassen, die als Kommunikationsknoten dienen und ihnen helfen, miteinander und mit dem Mutterrover auf der Oberfläche in Kontakt zu bleiben. Bildnachweis: John Toole/Wikimedia Commons/Mark Tarbell/Wolfgang Fink/University of Arizona.

Zukünftige Astronauten, die den Mars erforschen, könnten in Höhlen oder Lavaröhren leben. Diese Orte könnten Schutz vor den rauen Bedingungen auf der Oberfläche bieten, insbesondere vor der intensiven Strahlung. Am 1. März 2023 gaben Forscher der University of Arizona bekannt, sie hätten eine neue Technologie entwickelt, die es kleinen, autonomen Roboterrovern ermöglichen würde, mit der Erkundung von Höhlen auf dem Mars zu beginnen. Der Rover, der vom Märchen Hänsel und Gretel inspiriert ist, wird hochtechnologische „Brotkrumen“ hinterlassen, um seinen Weg zu finden.

In diesem Fall handelt es sich bei den „Brotkrumen“ um winzige Sensoren, die die Roboter im Bau platzieren, um ihre Umgebung zu überwachen und miteinander in Kontakt zu bleiben. Auf diese Weise können sie nach geeigneten unterirdischen Wohn- und Arbeitsräumen für zukünftige Astronauten suchen. Die Fachzeitschrift „Progress in Space Research“ veröffentlichte am 11. Februar 2023 von Experten begutachtete Details der vorgeschlagenen neuen Technologie als Vorbeweis.

Hänsel und Gretel inspirierten die Erforschung des Mars

Die aktuellen Rover sind zu groß, um Höhlen problemlos erkunden zu können. Allerdings werden die Ingenieure zu diesem Zweck einen Schwarm kleinerer Roboter entwerfen. Darüber hinaus müssen sie in diesen dunklen unterirdischen Umgebungen in der Lage sein, ihre Umgebung effektiv zu überwachen und miteinander in Verbindung zu bleiben. Das neu entwickelte System heißt Dynamically Deployed Communication Network (DDCN).

Darüber hinaus benötigen sie einen „Mutterrover“, um am Boden zu bleiben. Dies ist die von „Hänsel und Gretel“ inspirierte Erfindung. Chefredakteur Wolfgang Fink von der University of Arizona erklärt: „Wenn Sie sich an das Buch erinnern, wissen Sie, wie Hänsel und Gretel Brotkrümel fallen ließen, um ihnen auf ihrer Rückreise zu helfen.“ In unserem Szenario sind die „Brotkrumen“ winzige Sensoren, die von Rovern getragen werden, die sie einsetzen, wenn sie durch Höhlen oder andere unterirdische Umgebungen reisen.

Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA hat dieses Foto des Kraters im Jahr 2011 von den Hängen des Vulkans Mons Pavonis aus aufgenommen. Am Boden des Kraters befindet sich ein tiefes Loch, das Wissenschaftler als Höhle oder Lavaröhre bezeichnen. In Zukunft werden diese unterirdischen Umgebungen von Schwärmen kleiner, autonomer Rover erkundet. Wie aufregend wäre es, Marshöhlen oder ähnliche unterirdische Umgebungen zu erkunden ... was würden wir finden? Bildquelle: NASA/JPL/University of Arizona/APOD

Vollautomatischer Marsrover

Diese kleinen Rover können ihre Missionen sowohl autonom als auch voneinander abhängig erfüllen. Wenn sich also ein Rover von einem anderen entfernt, sich aber noch in Kommunikationsreichweite befindet, hinterlässt er einen Brotkrümel, der einen Kommunikationsknoten darstellt. Fink nennt sie „opportunistisch eingesetzte Brotkrumen“.

Er sagte: „Einer der neuen Aspekte der Operation ist das, was wir opportunistischen Einsatz nennen, die Idee, bei Bedarf zu improvisieren, anstatt „Brotkrumen“ nach einem gut durchdachten Plan einzusetzen.“

Die Erkundungsrover müssen nicht einmal mit dem Mutterrover kommunizieren. Tatsächlich können sie dies problemlos selbst tun. Der übergeordnete Rover ist eher ein passiver Empfänger, der die vom kleineren Rover übertragenen Daten sammelt. In diesem Fall fungiert es als Koordinator zur Steuerung der Dynamik des Rovers. „

Seit 2001 arbeiten Fink und seine Kollegen an einem sogenannten hierarchisch skalierbaren Vermesser. Dabei handelt es sich um Teamarbeit zwischen Robotern unterschiedlicher Ebenen. Um ein aktuelles Beispiel zu nennen: Der Rover Perseverance auf dem Mars steuert einen kleinen Marshubschrauber namens Ingenuity. Im Allgemeinen funktionieren kleine autonome Rover auf die gleiche Weise. Im Breadcrumb-Szenario würde diese Fähigkeit jedoch verbessert, sodass der Rover auch unter der Erde operieren könnte.

Ein experimenteller Rover zum Testen von Hardware und Software im Zusammenhang mit der autonomen Erkundung. Bildnachweis: Wolfgang Fink/University of Arizona.

Informationen an den Boden senden

Der Rover hält dabei immer Kontakt zum Mutterfahrzeug. Sie können daher Daten an das Mutterfahrzeug senden, ohne selbst zur Oberfläche zurückkehren zu müssen. Tatsächlich bleiben sie unter der Erde, bis ihre Lebensspanne erschöpft ist.

„Sie sind als Verbrauchsmaterial konzipiert“, sagte Fink. Anstatt Ressourcen zu verschwenden, um sie in Höhlen hinein und wieder heraus zu bringen, ist es besser, sie so weit wie möglich kommen zu lassen und sie im Stich zu lassen, sobald sie ihre Mission erfüllt haben, ihre Kräfte erschöpft sind oder der feindlichen Umgebung erlegen sind.

Der deutsche Astrobiologe Dirk Schulze-Makuch fügte hinzu:

Der in der neuen Abhandlung beschriebene Ansatz eines Kommunikationsnetzwerks hat das Potenzial, eine neue Ära der Entdeckungen in der Planeten- und Astrobiologie einzuläuten. Dies könnte uns letztendlich ermöglichen, die Lavahöhlen und unterirdischen Ozeane auf den Eismonden des Mars zu erforschen, wo möglicherweise außerirdisches Leben existieren könnte.

Victor Baker von der University of Arizona wies außerdem darauf hin:

Die erstaunlichsten Entdeckungen in der Wissenschaft geschehen, wenn uns der technische Fortschritt die Möglichkeit gibt, Dinge oder Orte zum ersten Mal zu erfahren und diese Entdeckungen einer hungrigen Bevölkerung mitzuteilen.

Zukünftige Astronautenhäuser

Eines der Hauptziele der Operation bestand darin, unterirdische Höhlen zu finden, die den Astronauten als Schutz dienen könnten. Lavaröhrenhöhlen oder andere unterirdische Umgebungen könnten ebenfalls geeignete Lebensräume für Astronauten und später auch Menschen sein, sind jedoch noch weitgehend unerforscht, unter anderem, weil es schwierig wäre, in diesen Umgebungen eine kontinuierliche Kommunikation mit Robotersonden sicherzustellen.

Wie in der Zeitung erklärt wird:

Unterirdische Höhlen, insbesondere relativ tiefe Lavaröhrenhöhlen, bieten unter rauen Oberflächenbedingungen auf Planeten mögliche Zufluchtsorte für Leben und sind daher von großer astrobiologischer Bedeutung.

Dies ist der erste und kleinste Marsrover der NASA, genannt Sojourner. Es ist nur 65 cm lang! Der größere Mars Pathfinder „Mother Lander“ hat dieses Foto 1997 aufgenommen. In Zukunft könnten ähnliche, aber weiterentwickelte Mikrorover Höhlen und Lavaröhren auf dem Mars erkunden. Bildnachweis: NASA/JPL/NASA Photography Magazine.

Erkundung von Marshöhlen … und darüber hinaus

Andere ähnliche, aber fortgeschrittenere Missionen könnten Unterwassersonden beinhalten. Mögliche Standorte sind beispielsweise die eisigen Ozeanmonde im äußeren Sonnensystem.

Beispielsweise könnten kleine Robotersonden die Methanseen auf dem Saturnmond Titan oder sogar die unterirdischen Ozeane von Europa oder Enceladus erkunden. Wie beim Mars könnte der Mutterrover entweder auf der Oberfläche eines riesigen Sees schwimmen oder auf Eis über einem unterirdischen Ozean sitzen. In diesem Fall fungieren die Kommunikationsknoten als Repeater, um das Signal regelmäßig zu verstärken. Dadurch wird eine Signalverschlechterung verhindert. Sogar die Knoten selbst können Daten erfassen, beispielsweise Druck, Salzgehalt, Temperatur und andere chemische und physikalische Parameter messen. An diesen Standorten werden die Knoten jedoch Kabel verwenden, um Daten zurück an die Bodenlandefähre zu senden.

Wie Fink betont:

Stellen Sie sich vor, Sie wären auf Europa gelandet und hätten sich durch kilometerdickes Eis gekämpft, um den unterirdischen Ozean zu erreichen. Dort wären Sie von außerirdischem Leben umgeben, hätten aber keine Möglichkeit, Daten an die Oberfläche zu übertragen. Dies ist eine Situation, die wir vermeiden müssen.

Fazit: Forscher haben ein „Breadcrumb“-System entwickelt, mit dem kleine, autonome Roboterrover Marshöhlen und Lavaröhren erkunden können.

VON: Paul Scott Anderson

FY: zexiblingblingbra

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