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Schmelzsonde im Gletschertest
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der technischen Universität Braunschweig
astronews.com
16. Oktober 2018
Wie könnte in Zukunft eine Mission zum eisigen Saturnmond
Enceladus aussehen? Einen kleinen Vorgeschmack gab es im August auf einem
Gletscher in den italienischen Hochalpen: Hier fand ein abschließender Test der
Schmelzsonde der Enceladus-Explorer-Initiative statt, in deren Rahmen
Technologien für eine solche Mission entwickelt werden.
Die Schmelzsonde auf einem Gestell bereit zum
Einschmelzen in das Eis des Gletschers.
Bild: Markus Bobbe/TU Braunschweig [Großansicht] |
Die EnEx-Initiative, die durch das DLR-Raumfahrtmanagement ins Leben gerufen
wurde, beschäftigt sich seit 2012 mit der Entwicklung einer Einschmelzsonde. Sie
soll in der Lage sein, Wasserproben unter einer mehreren Kilometer dicken
Eisschicht zu entnehmen. Diese hochautomatisiert navigierende Schmelzsonde soll
unter der Eisoberfläche wassergefüllte Spalten detektieren und selbstständig
anbohren, Flüssigkeitsproben nehmen und analysieren. Der aktuelle Stand der
Technologien wurde durch ein Team aus mehr als 15 Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern im August 2018 erprobt.
Der intensive dreiwöchige Feldtest fand am Gletscher des Monte Cevedale in
den italienischen Ortleralpen in über 3.000 Meter Höhe statt. Beteiligt sind
neben der Technischen Universität Braunschweig die RWTH Aachen, die FH Aachen,
die Universität Bremen und die Firma GSI mbH. Die verwendete Sonde namens
IceMole ist im Gegensatz zu sonst üblichen Einschmelzsonden, die durch
Gewichtskraft an Tiefe gewinnen, über eine Eisschraube und heizbare
Seitenflächen steuerbar. Die Sonde ist circa zwei Meter lang und hat eine
Querschnittsfläche von 15 mal 15 Zentimeter.
In verschiedenen Modulen sind die zur Steuerung und Regelung notwendigen
Systeme untergebracht. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, ein System zur
Probenentnahme in der Sonde zu installieren. Dieses System wurde bereits 2014 in
einem Feldversuch in der Antarktis erfolgreich getestet. Das Institut für
Flugführung der TU Braunschweig war bei den abschließenden Tests mit zwei
Personen vor Ort in den Alpen. Das Subsystem für die Schmelzssonde aus dem
Teilprojekt EnEx-MIE des Institutes besteht aus einem differentiellen
hochgenauen Magnetometer-System, kombiniert mit einem Inertialmesssystem.
Basierend auf den inertialen Messdaten, die aufgrund der systembedingten
Drift mittels magnetischer Messungen gestützt werden, wird eine präzise
Ausrichtung der Einschmelzsonde im Eis berechnet und den Projektpartnern zur
Verfügung gestellt. Darüber hinaus erstellte das Braunschweiger Team eine
fotogrammetrische Kartierung des Testgebietes. Neben der notwendigen Hardware
innerhalb der Einschmelzsonde waren verschiedene Magnetometeranordnungen zur
Fehlerdetektion und –prädiktion zu testen.
Dies erfolgt in einer möglichst realistischen Umgebung. Hierdurch soll ein
besseres Verständnis der Störgrößen im entwickelten System erzielt werden, dass
in der Folge zur Erhöhung der Genauigkeit der Navigation führt. Die im Projekt
verwendeten Magnetfeldsensoren waren speziell gefertigte Einzelstücke, die
jeweils eine vektorielle Messung des Magnetfeldes ermöglichen. Im Messsystem
sind bis zu drei Sensoren kombiniert, so dass differentielle Messungen auf
elektrischer Ebene möglich sind. Die Einschmelzsonde wurde in Bezug auf
Störungen der Magnetfeldmessung untersucht, so dass die verbleibenden Fehler in
der Ortungs- und Lageberechnung möglichst klein werden.
Die Entwicklung dieser Sonde dient der Vorbereitung einer Raumfahrtmission
zur Suche nach außerirdischem Leben auf dem Saturnmond Enceladus, der unter
seiner Eisdecke einen Wasserozean beherbergt. Messungen der Weltraumsonde
Cassini-Huygens lieferten Beweise, dass durch Gezeitenkräfte Wasser aus
diesem Ozean in den Weltraum ausgestoßen wird und damit den E-Ring, also einen
der äußersten Ringe des Planeten Saturn, bildet. Im Ausstoß selbst ließen sich
Spuren organischer Verbindungen nachweisen.
Weitere Teilprojekte der EnEx-Initiative sind die Untersuchungen des
Schmelzverhaltens im Projekt EnEx-nExT der FH Aachen und der GSI mbH, ein
Ultraschall-basiertes Ortungssystem EnEx-RANGE der RWTH Aachen sowie EnEx-CAUSE
der Universität Bremen.
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