LUNAs virtueller Sprung zum Mond

Training für den Mond

LUNA bereitet Astronaut*innen, Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen auf die Herausforderungen der Arbeit auf dem Mond vor. Die Anlage befindet sich neben dem Europäischen Astronautenzentrum (EAC) der ESA in Köln und umfasst ein 700 Quadratmeter großes Gelände, das mit 900 Tonnen simuliertem Regolith (Mondstaub) auf Basaltbasis gefüllt ist. Die Teams können das Bohren, Probenehmen und Navigieren bei starken Lichtverhältnissen üben, während die Missionskontrollräume realistische Einsatzszenarien ermöglichen.

Über die physische Einrichtung hinaus führen VR- und Extended-Reality-Technologien (XR) das Training weiter, indem sie einen besseren Orientierungs- und Bewegungssinn in unbekannten Umgebungen vermitteln. Diese Technologien machen es einfacher und kostengünstiger, Aufgaben wie die Navigation auf der Mondoberfläche, den Einsatz von Roboterwerkzeugen oder die Montage von Ausrüstung zu trainieren – und erfordern oft weniger Hardware und Trainingspersonal als herkömmliche Analog-Schulungen.

Einer der größten Vorteile von VR ist, dass sie sich leicht an unterschiedliche Trainingsbedürfnisse anpassen lässt. Die Traningsteams können komplexe oder gefährliche Umgebungen simulieren, aber auch Objekte, die zu groß für die LUNA-Anlage sind – wie das Starship-System von SpaceX, die von der NASA für die Artemis III-Mission ausgewählte Mondlandefähre. VR ermöglicht auch das Üben von Szenarien, in denen es keinen klaren Orientierungssinn gibt, wie z. B. das Arbeiten in der Schwerelosigkeit oder das Zusammenfügen von Strukturen in unkonventionellen Ausrichtungen.

Im Mittelpunkt dieser Bemühungen steht die Abteilung Software und KI der ESA, zu der auch das XR Lab am EAC gehört. "Extended Reality ermöglicht es uns, viele der Einschränkungen erdgebundener Trainingsumgebungen zu überwinden", sagt Lionel Ferra, der das Team leitet. "Bei LUNA schaffen wir Räume, in denen sich die Besatzungen auf die Herausforderungen des Mondes vorbereiten können, indem sie Ausrüstung testen, Verfahren verfeinern und unter wirklich missionsähnlichen Bedingungen trainieren."

Technische Herausforderungen meistern

Die Schaffung dieses immersiven Erlebnisses ist keine leichte Aufgabe. Eine Herausforderung besteht darin, die extremen Lichtverhältnisse des Mondes nachzuahmen: Ohne Atmosphäre ist das Sonnenlicht hart und die Schatten pechschwarz, wodurch eine sehr kontrastreiche Umgebung entsteht. Dies könnte zwar die optischen Tracking-Systeme beeinträchtigen, auf die sich aktuelle VR-Setups verlassen, aber erste Tests bei LUNA zeigten vielversprechende Ergebnisse. Die verwendeten Headsets kombinieren verschiedene Arten von Sensoren – darunter einige, die außerhalb des sichtbaren Spektrums arbeiten – und projizieren Infrarotmuster, um die Tiefe zu interpretieren. Zusammen mit smarten Algorithmen können die Systeme so auch unter diesen ungewöhnlichen Bedingungen zuverlässig funktionieren.

Mondstaub ist ein weiteres Problem. Das "hausgemachte" Regolith EAC-1A, das für LUNA verwendet wird, ahmt den feinen, anhaftenden und abrasiven Staub des Mondes nach, der die Ausrüstung beschädigen kann. Kommerzielle VR-Headsets, die auf Lüfter und einstellbare Komponenten angewiesen sind, sind dafür besonders anfällig. Um dem entgegenzuwirken, entwickelt das Team staubdichte Headsets, die auch einen Atemschutz bieten, um die Sicherheit bei der Nutzung zu gewährleisten und gleichzeitig die Leistung zu erhalten.

Tests haben bereits gezeigt, dass VR-Headsets sowohl für das Training im als auch außerhalb eines Raumanzugs effektiv sind. Bei zukünftigen Mondmissionen können sich Astronautinnen und Astronauten auf Augmented Reality (AR) oder Heads-up-Displays (HUD) verlassen, die bei Außenbordeinsätzen eng mit ihren Anzügen integriert sind, sowie auf flexiblere Hardware, die in Mondhabitaten eingesetzt werden kann.

Die Zukunft von VR in der Mondausbildung

Derzeit wird das Mixed-Reality-Training bei LUNA hauptsächlich von Astronaut*innen, Trainer*innen und Raumfahrtingenieur*innen genutzt, wobei eine Ausweitung auf Bodenkontrolle und Missionsteams sowie für Forschungs- und Technologietests geplant ist.

Mit Blick auf die Zukunft zielt LUNA darauf ab, das Training von Mondmissionen durch die Verschmelzung physischer und virtueller Umgebungen zu revolutionieren, mit Plänen, die Einrichtung vollständig in einen digitalen Zwilling der Mondlandschaft zu integrieren.

Ferra sieht darin einen bedeutenden Schritt nach vorne: "Immersive Technologien wie VR verändern nicht nur die Art und Weise, wie wir für Weltraummissionen trainieren, sondern auch die Art und Weise, wie wir völlig neue Welten erkunden. Durch die Verschmelzung von Digitalem und Physischem schaffen wir Trainingsumgebungen, die die Grenzen des Möglichen erweitern. LUNA ist mehr als ein Trainingsgelände – es ist ein Testfeld für die Zukunft der astronautischen Raumfahrt."

Während wir uns auf Mondmissionen vorbereiten, wird VR weiterhin eine entscheidende Rolle bei der Vorbereitung von Astronautinnen, Astronauten und Missionsteams auf die Herausforderungen auf dem Mond spielen, wobei das für LUNA entwickelte Training sicherstellt, dass Europa an der Spitze der astronautischen Weltraumforschung bleibt.