Schweizer setzen auf neue Mars-Mission

Das unbemannte Flugzeug hätte eine Spannweite von 3 Metern und ein Gewicht von maximal 3 Kilos. EPFL

Schweizer Experten arbeiten mit an einer neuen Mars-Mission der Europäischen Weltraum-Organisation ESA.

Zum “Sky Sailor” genannten Projekt gehört die Entwicklung eines solarbetriebenen Kleinflugzeugs, das um den roten Planeten kreisen soll.

Geht alles nach Plan, fliegt eines Tages ein Schweizer Segelflugzeug um den Mars. Die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) hat den Auftrag erhalten, in einer Vorstudie einen Prototypen eines unbemannten “Mars-Solar-Flugzeugs” zu bauen.

Die EPFL erhielt den Vertrag im Rahmen von “Star Tiger”, einem internationalen Forschungsprogramm der Europäischen Weltraum-Organisation (ESA).

Geleitet wird das Projekt mit dem Namen “Sky Sailor” vom EPFL-Labor autonomer Systeme (Laboratoire des systèmes autonomes/ASL). Weiter dabei sind die ETH Zürich (ETHZ), die Berner “Ruag Aerospace” und ein Spezialist für Modellflugzeuge.

“Wir versuchen die Struktur, Kontrolle, Aerodynamik und den Solarenergie-Verbrauch eines Flugzeuges zu verbessern, das in der Mars-Atmosphäre völlig autonom fliegen kann”, erklärt Professor Roland Siegwart, der Verantwortliche des Projekts.

Bilder aus der Luft

Ausgerüstet mit Mini-Kameras soll der Segelflieger Bilder vom Boden des roten Planeten liefern. Die Forscher hoffen, dass er auch schwer zugängliche Stellen filmen kann, die mobile Roboter, wie etwa der momentan auf dem Mars aktive amerikanische Spirit, nicht erreichen.

“Es ist unmöglich, mit einem Fahrzeug alle Gegenden des Mars zu erreichen, denn es braucht eine sehr sichere, flache Oberfläche zum Landen”, sagte der am Projekt beteiligte Forscher Stéphane Michaud gegenüber swissinfo. “Mit einem Flugzeug hat man diese Probleme nicht.”

Auch würden die Fotos von einem Flugzeug auf nur 500 Metern Höhe eine viel bessere Detailtreue aufweisen, als dies mit einem Satelliten möglich ist.

Herausforderungen

“Unsere erste Arbeit besteht darin, herauszufinden, wie wir die Solarzellen auf die Tragflächen des Flugzeugs bringen”, erklärt der Projektverantwortliche Roland Siegwart weiter. Diese Zellen seien die gleichen, wie jene, die auf einigen Satelliten genutzt würden. Sie müssten ein integraler Bestandteil der Oberfläche des Flugzeugs sein.

Nach den ersten Studien über die Machbarkeit hat das unbemannte Segelflugzeug eine Spannweite von knapp drei Metern und ein maximales Gewicht von drei Kilogramm. Angetrieben wird es vorne von einem Propeller.

Eine weitere grosse Einschränkung sei die Beschaffenheit der Mars-Atmosphäre, die 100 Mal weniger dicht ist, als die der Erde. Doch die Forscher gehen davon aus, dass die geringe Anziehungskraft des Planeten dies praktisch wettmachen könnte.

Weltrekordhalter eingespannt

Zu Beginn des Sommers will das EPFL-Team einen ersten Versuch mit dem Segelflieger aus Karbon-Fasern und Balsaholz durchführen, dessen Flügel mit Solarzellen bedeckt sein werden. Balsaholz ist sehr leicht und wird vor allem im Flugzeugmodellbau genutzt.

“Unser Ziel ist es, das Flugzeug während 24 Stunden unter stabilen Bedingungen und auf tiefer Höhe ohne Unterbruch fliegen zu lassen”, erklärt Siegwart. Dazu hat man den Modellbauer Walter Engel aus Einsiedeln verpflichtet. Der Rentner hält den Weltrekord für den längsten Flug mit einem 1,8 Kilogramm schweren Modell-Solarflugzeug.

Gelingt das Experiment, hoffen die Forscher darauf, von der ESA einen Vertrag für eine Machbarkeitsstudie über den Bau eines weiter entwickelten Flugzeuges zu erhalten. Dieser letzte Prototyp soll dann in einem Jahr in der Schweiz getestet werden.

Bei diesem Versuch würde dann in einer Höhe zwischen 15 und 35 Kilometer in der Stratosphäre geflogen. Dort entspricht die Luftdichte jener der Mars-Atmosphäre.

Falls die Experimente gelingen, könnte in einigen Jahren die ESA ein Solarflugzeug bestellen, das in eine Sonde integriert wird, die auf einer Umlaufbahn um den Mars kreist.

Erst in zehn Jahren

“Es ist ein sehr ambitiöses Projekt”, schätzt der am Beagle-2-Projekt beteiligte Nicolas Thomas, Professor für Experimentalphysik am Physikalischen Institut der Universität Bern. “Ich vermute, dass eines Tages Flugzeuge um den Mars fliegen werden. Frühestens 2010, doch wohl eher in der Mitte des nächsten Jahrzehnts.”

Im Rahmen des Projekts Aurora, das der Erkundung des Solarsystems dient, will die ESA in den nächsten Jahren mehrere Missionen zum Mars schicken. So ist 2009 eine Mission geplant, auf der nach früheren oder gegenwärtigen Lebensformen gesucht werden soll.

Wann ein Segelflugzeug vom Typ Sky-Sailor Richtung Mars geschickt wird, ist aber noch unklar. Die US-Weltraumbehörde NASA will 2007 ein chemisch angetriebenes Flugzeug namens ARES zum Mars fliegen lassen.

swissinfo

In Kürze

Die ETH Lausanne (EPFL) hat im Rahmen des Sky-Sailor-Projekts den Auftrag erhalten, in einer Vorstudie die Machbarkeit eines Prototypen eines unbemannten “Mars-Solar-Flugzeugs” zu bauen.

Laut ersten Entwürfen soll das Flugzeug eine Spannweite von 3 Metern aufweisen und maximal 3 Kilo wiegen. Angetrieben werden könnte es vorne von einem Propeller.

Falls die Experimente gelingen, könnte in einigen Jahren die ESA ein Solarflugzeug bestellen, das in eine Sonde integriert wird, die auf einer Umlaufbahn um den Mars kreist.