Robotik Mars-Technik im Härtetest

Auf der Zugspitze hat ein Team der Universität Würzburg neue Kommunikationstechnologien für die Marsforschung erprobt. Die Ergebnisse können als Grundlage für den Einsatz von Robotern bei künftigen Missionen dienen.

Ende März verwandelte sich Deutschlands höchster Gipfel in eine simulierte Mars-Landschaft: Ein Team des Interdisziplinären Forschungszentrums für Extraterrestrik (IFEX) der Universität Würzburg hat dort eine lückenlose Kommunikationskette erprobt, wie sie auch bei zukünftigen Marsmissionen eingesetzt werden könnte. Ziel war es, Technologien und Abläufe zukünftiger Marsmissionen in einer möglichst realistischen Umgebung zu testen.

Als Testumgebung diente dem Team deshalb der Kammstollen am Schneefernerhaus, der an der Nordseite der Zugspitze entlangführt. Für die Simulation einer Mars-Exploration bietet der Stollen mit seiner abgeschirmten Umgebung und gleichzeitig guten Zugänglichkeit ideale Bedingungen für solche Experimente.

Warum ausgerechnet ein Stollen? „Forschende gehen davon aus, dass mögliches Leben auf dem Mars eher unter der Oberfläche zu finden ist. Dort schützen Höhlen möglicherweise vor starker Strahlung und extremen Temperaturen“, erklärt Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik und Leiter des Interdisziplinären Forschungszentrums für Extraterrestrik an der Universität Würzburg. Solche Umgebungen seien technisch anspruchsvoll: Funkverbindungen sind stark eingeschränkt oder gar nicht möglich.

Dieses Problem soll die vom Würzburger Team entwickelte lückenlose Kommunikationskette lösen. Um sie zu testen, kam der Scout Rover des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Einsatz, entwickelt am Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen. Im Rahmen der Erprobung sollte der Rover im Kammstollen aus der Ferne gesteuert werden.

Der Weg der Signale zum Rover war weit: Vom Kontrollzentrum auf der Erde gelangten sie zunächst zu einem Nachbau eines Satelliten, der eine Funkstation im Mars-Orbit simuliert. Von dort aus ging das Signal an eine Basisstation am Höhleneingang, das sogenannte Gateway. Innerhalb des Stollens wurde die Verbindung dann wie bei einer Eimerkette über fünf einzelne Funk-Relais weitergereicht. Durch dieses System gelang es, eine Distanz von über 250 Metern zuverlässig zu überbrücken und den Erkundungsroboter auch tief im Berg stabil zu erreichen. Bei der Technik griffen die Beteiligten auf Erfahrungen der erfolgreichen Würzburger Satelliten-Mission Sonate 2 sowie auf Hardware der Berliner Firma IQ Spacecom zurück.

Rover erfolgreich ferngesteuert

„Es ist uns gelungen, den Rover vollständig aus der Ferne zu steuern“, schildert Hakan Kayal das Ergebnis. Über sogenannte Telekommandos konnte das Team gezielt Aktionen auslösen, etwa die Aufnahme von Umgebungsfotos, das Erstellen von Laserscans oder gezielte Fahrbewegungen durch das Gelände.

Robotik

Autonom und clever mulchen

Die dabei gesammelten Daten flossen über die gesamte Funkkette zurück in das Kontrollzentrum, wo die Forschenden sie direkt auswerteten, um über die weiteren Schritte des Roboters zu entscheiden. „Dieser Ablauf entspricht dem Vorgehen bei einer echten Weltraummission“, so Kayal.

Nach Abschluss der Tests ist das Fazit des Forschungsteams eindeutig: „Der von uns durchgeführte Mars-Analogtest demonstriert eindrucksvoll, dass komplexe Kommunikations- und Explorationsszenarien auch unter extremen Bedingungen zuverlässig umgesetzt werden können.“ Die Erkenntnisse liefern wichtige Impulse für zukünftige robotische Missionen zur Erforschung des Mars, insbesondere für Einsätze in schwer zugänglichen Höhlenumgebungen.

Blick in den Himmel ergänzt die Marsforschung

Ergänzt wird das Projekt durch die bereits im September 2025 installierte AllSkyCAM, die von Hakan Kayal und seinem Team im Rahmen des Projekts „VaMEx3 – MarsSymphony“ am Schneefernerhaus betrieben und getestet wird. Als Teil des Gateways ermöglicht diese Kamera nicht nur eine kontinuierliche Himmelsbeobachtung, sondern dient zugleich als Plattform zur Erprobung der Kommunikationsstrecke zum Orbiter, vornehmlich im Hinblick auf die Übertragung großer Datenmengen.

Damit übernimmt die AllSkyCAM innerhalb des Gateways eine Doppelfunktion: einerseits die Untersuchung atmosphärischer Phänomene wie Wolken und Meteore sowie die systematische Erfassung bislang nicht eindeutig klassifizierter Erscheinungen (Unidentified Anomalous Phenomena, UAP), andererseits die praktische Validierung der leistungsfähigen Datenkommunikation, die auch für die Anbindung und den Betrieb des Höhlenroboters von zentraler Bedeutung ist.

Das Vorhaben VaMEx3-MarsSymphony wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags finanziert (FKZ 50RK2451A).