ESA-Mission zur Erforschung von Mondhöhlen

Im Rahmen dieser fünf Sysnova-Studien wurden drei Missionsszenarien entworfen. Diese sehen vor,  von der Mondoberfläche aus unterirdische Höhlen auszukundschaften, eine Sonde in einen Krater herunterzulassen, wodurch man in den ersten Abschnitt einer Höhle gelangt, sowie mithilfe eines autonomen Rovers eine unterirdische Lavaröhre zu erkunden.

„Obwohl sich diese Studien in ihren Thematiken und Ansätzen voneinander unterscheiden, boten sie alle großartige Einblicke in potenzielle Technologien zur geologischen Erkundung und Untersuchung des Monduntergrunds“, sagte Loredana Bessone, technische Referentin für die Studien und Projektmanagerin für die ESA-Astronautentrainingskurse CAVES und Pangaea. „Das war eine faszinierende Reise und eine großartige Möglichkeit für die ESA, etwaige Missionen zum Erforschen von Mondhöhlen zu prüfen.“

Ideenverknüpfung mit anderen ESA-Initiativen zur Monderkundung

Teams der Universität Würzburg und Universität Oviedo wurden ausgewählt, um an einer Concurrent Design Facility (CDF)-Studie der ESA teilzunehmen. Beide Teams beschäftigten sich mit dem zweiten Missionsszenario und die von ihnen entwickelten Technologien könnten eine sichere Erkundung und Dokumentation von Lavaröhren und ihren Tunneln ermöglichen. Die Gruppen könnten so zur größtmöglichen wissenschaftlichen Nutzung beitragen.

Die CDF-Studie beginnt diese Woche und integriert die Ergebnisse der von den beiden Teams durchgeführten Studien mit den Plänen für die ESA-Initiativen European Large Logistics Lander (EL3) und Moonlight. Während der Logistiklander EL3 entwickelt wurde, um eine Reihe von ESA-Mondmissionen zu ermöglichen, zielt Moonlight darauf ab, Navigations- und Telekommunikationskapazitäten für die Monderkundung bereitzustellen.

An der Universität Würzburg wurde das Konzept erforscht, eine Sonde an einem Fesselband herabzulassen, um den Eingang, die Wände und den Anfangsteil von Lavaröhren auf dem Mond zu erkunden und zu charakterisieren. Diese riesigen unterirdischen Kavernen sind vermutlich durch Lavaströme vor Milliarden von Jahren entstanden.

Die kompakte, kugelförmige Sonde mit dem Namen Daedalus wäre mit 3D-LiDAR-Sensoren, Stereokameras sowie einer Technologie zur unabhängigen Bewegung ausgestattet. Durch das Erstellen eines 3D-Modells des Inneren einer Lavaröhre könnte die Sonde geologische Ressourcen identifizieren und Orte mit stabilen Strahlenwerten und Temperaturen aufspüren. Diese Informationen wären für die Entwickelung einer Mondsiedlung relevant.

Die Universität von Oviedo hat unterdessen untersucht, wie ein Schwarm kleiner Roboter in einer Höhle eingesetzt werden kann. Die Forschung des Teams, in Zusammenarbeit mit der Universität Vigo und Alén Space, konzentrierte sich darauf, das Problem des fehlenden Sonnenlichts – und damit der Solarenergie – im Innern von Höhlen zu lösen. Zudem befassten sie sich mit der Frage, wie die Roboter die gesammelten Daten an einen Rover auf der Mondoberfläche übertragen könnten.

Die Lösung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Die Roboter sollen mit einem Kran in eine Lavaröhre heruntergelassen werden. Der mit einem Solarpanel ausgestattete Rover würde die Roboter dann über diesen Kran mit Energie versorgen, und zwar mithilfe eines Ladekopfs am unteren Teil des Krans. Dieser befindet sich in Sichtweite der Roboter und könnte diese so drahtlos aufladen sowie Daten übermitteln und empfangen.

Das große Ganze und die kleinen Details im Blick behalten

Im Rahmen der CDF-Studie wird die Forschung fortgesetzt und eine Mondhöhlen-Mission entwickelt. Diese soll einen Mondtag, also 14 Erdtage andauern und mit der Entsendung des EL3 beginnen. Die Studie wird sich auf das zweite Missionsszenario konzentrieren und auch die individuellen Teilsysteme einer solchen Mission bestimmen sowie sicherstellen, dass diese miteinander kompatibel sind.

„Die CDF-Studie wird Details wie den Energiebedarf der Mission, die Route vom Landeplatz bis zum Rand des Kraters sowie die Energie- und Datenkapazitäten bestimmen, die für den Abstieg und die Kartierung der Lavahöhle benötigt werden“, erklärt Francesco Sauro, Höhlenforscher und Experte für planetare Lavaröhren sowie technischer Leiter der ESA-Kurse CAVE und Pangaea. „Darüber hinaus werden die Schnittstellen zwischen Rover, Roboterkran und der Daedalus-Sonde untersucht.

„Die Sysnova- und CDF-Studien helfen der ESA dabei, interessante Technologien und Pläne für die Zukunft zu identifizieren. Sie unterstützen die Europäische Weltraumorganisation dabei, die Machbarkeit neuartiger Konzepte für zukünftige Missionen zu bewerten.“

Während die Mondoberfläche dank Raumfahrzeuge bislang gut untersucht worden ist, bleibt die unterirdische Welt des Erdtrabanten vorerst ein Geheimnis. Die Mondhöhlen bieten Unterschlupf und könnten den Zugang zu Wasser und anderen Ressourcen ermöglichen, was für die robotische und astronautische Mondexploration von entscheidender Bedeutung wäre. Aus diesen Gründen sind die Sysnova-Studien – sowie die darauffolgende CDF-Studie – für eine künftige Mondmission grundlegend.“

Weitere Informationen zu den Sysnova-Studien

Die folgenden Videos, sowie die Artikel am Ende dieser Seite, wurden von den Sysnova-Studienteams zusammengestellt.