Mars-Hubschrauber
NASA
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Wissenschaft

Neue Projekte für Marsdrohnen-Team

Die spektakuläre Landung des NASA-Marsrovers Perseverance samt dem kleinen Hubschrauber Ingenuity auf dem roten Planeten ist am 18. Februar geglückt. Das Team in Kärnten, das den Algorithmus für die Drohne entwickelte, arbeitet schon an neuen Projekten.

Ingenuity, der Marshubschrauber, schrieb im April Geschichte. Auch für Stephan Weiss und seine Mitarbeiter am Institut für intelligente Systeme an der Klagenfurter Universität war es eine spannende Zeit: „Man fliegt auf einen anderen Planeten, man ist mit dabei bei etwas, was noch nie ausprobiert wurde und da ist man gespannt."

Stephan Weiss
Peter Matha/ORF
Stephan Weiss und die Maus auf dem Mars

Flüge am Mars sind möglich

Schon der kleinste Fehler konnte das Milliardenprojekt zum Scheitern bringen. Doch der Marsrover landete wie geplant. Mit an Bord war ein Hubschrauber mit mehr als einem Meter Spannweite. Er sollte zeigen, ob Flüge auf dem Mars möglich sind, doch es gibt Verzögerungen: „Das Abheben ist sehr gut gelaufen. Am Anfang, beim ersten Flug hat man gesehen, dass da doch einige Winde eingewirkt haben da hätte ein Regler stärker dagegen agieren sollen. Wenn der Helikopter vom Wind etwas weggedrückt wird, dass man dann schnell auf die Soll-Position zurück kommt. Dieses Verhalten wurde zu wenig aggressiv eingestellt. Das führt grundsätzlich zu einem stabileren Flugverhalten.“

Mars-Hubschrauber
NASA
Der Hubschrauber in der Luft

Der Mars ist 480 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ein Steuersignal bräuchte elf Minuten, bis es ankommt. Der Hubschrauber fliegt daher selbstständig ohne fremde Steuerung: „Wir haben ein Drittel Schwerkraft und weniger als ein Prozent Atmosphäre. Das heißt, es ist immer noch eine sehr große Herausforderung da etwas zu fliegen also das Ausgleichen ist tatsächlich nicht ganz der Fall aber die Simulationen haben sich sehr stark bestätigt.“

Simulationen mit Kinderteppichen

Auf der Erde testete man mit gemusterten Kinderteppichen. Eine Kamera im Fluggerät macht 30 schwarzweiß Bilder pro Sekunde. Im Vergleich mit dem nächsten Bild errechnet sich der Hubschrauber, wo er sich befindet und wohin er sich bewegt. Das dafür nötige Programm wurde an der Universität Klagenfurter unter Stephan Weiss entwickelt: „Das ist bei diesen homogenen, visuell kontrastarmen Bereichen auf dem Mars sehr schwierig. Man kann schwer sagen, ist es dieser Stein, den wir vorhin gesehen haben oder ist das ein anderer. Und insofern haben wir da schon sehr starke Herausforderungen im Vergleich zum Kinderteppich. Das ist eben das, was beim sechsten Flug zu Komplikationen geführt hat.“

Mars-Hubschrauber am Boden
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Der Marshubschrauber am Boden des roten Planeten

Beim sechsten Flug ging beinahe etwas schief, Ingenuity taumelte, so Weiss: „Man nimmt an, dass es eine gewisse Unschärfe gewesen ist. Man hat geglaubt, eine markante Stelle wieder zu erkennen und die war dann tatsächlich nicht am richtigen Ort. Und solche Fehlinterpretationen führen dann zu falschen Verhaltensmustern. Das sind genau die Elemente, die zum Absturz führen können. Glücklicherweise ist der Ansatz grundsätzlich robust gegen einzelne solche Fehler. Wenn sie aber vermehrt und miteinander auftreten kann es definitiv sein, dass die Lage, die Position, gänzlich falsch eingeschätzt wird und dann passiert das, was wir alle nicht hoffen.“

Bewährtes System mit einer Kamera

Das Ende der Mission ist im August geplant. Der Uniprofessor und seine Mitarbeiter planen schon die nächsten Schritte für weitere Missionen und Szenarien. Dem System mit nur einer Kamera bleibe man aber treu: „Wir wollen die komplette 3-D-Struktur der Umgebung wahrnehmen. Momentan ist es eher fokussiert auf eine Ebene, das heißt, wir können noch nicht den Krater hinunter fliegen und Steilwände absuchen. Da müsste man das Upgrade auf einen neuen Algorithmus durchführen. Mit zwei Kameras gewinnt man nicht allzu viel, wenn man höher fliegt. Wenn die Kameras sehr nah beieinander sind, ist es hoch oben so, als ob man nur eine Kamera hätte.“