Die Esa will bis zum Ende des Jahrzehnts erstmals ein europäisches Gefährt zum Mars schicken, das nach Leben suchen soll
Die nötige Technik wird derzeit auf Teneriffa getestet. Ein österreichischer Forscher ist bei der Verarbeitung der Bilder federführend.
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Diesmal soll wirklich alles klappen. Nicht noch einmal soll eine europäische
Marsmission schiefgehen. So wie der bisher erste und einzige Versuch der
europäischen Raumfahrtbehörde Esa, mit einem unbemannten Roboter den Mars zu
erkunden. Beagle 2, das Expeditionsschiff der Esa-Sonde Mars Express, landete zu
Weihnachten 2003 auf der Oberfläche des Planeten, ein Funkkontakt konnte nie
hergestellt werden.
Rückschläge genauso wie Totalverluste sind nicht ungewöhnlich, wenn es um die
Erforschung des Mars geht. Die Hälfte aller bisherigen Landungen schlug fehl.
Die Russen waren die Ersten, die es probierten, gaben nach drei gescheiterten
Versuchen in den Jahren 1971 und 1974 aber auf. Allein die US-Raumfahrtbehörde
Nasa konnte mit den Viking-Sonden, dann mit Pathfinders Rover Sojourner - dem
ersten motorisierten Fahrzeug auf dem Mars - und dessen Nachfolgern Erfolge
verbuchen. Seit sieben Jahren tuckert nun schon der Mars-Rover Opportunity als
derzeit einziges von Menschen erzeugtes Objekt kreuz und quer über den Mars,
nachdem sein Gefährte Spirit im Vorjahr den Geist aufgegeben hat.
Mit der Mission ExoMars will auch die Esa 2018 einen neuerlichen Anlauf
starten und einen Rover auf den Mars schicken. Aus einem Alleingang wurde
allerdings nichts: Aufgrund explodierender Kosten holten sich die Europäer die
Nasa ins Schiff, ohne die der Transport ins All gar nicht möglich wäre. Bis es
so weit ist - Gerüchten zufolge könnte sich der Start der Mission weiter auf
2020 verschieben -, feilen zahlreiche Forscher daran, die Technologien zu
perfektionieren, die letztlich dazu dienen sollen, den Mars auf Spuren nach
Leben abzusuchen.
Zurzeit findet man den Mars auf Teneriffa: Dort nämlich werden dieser Tage
Feldversuche mit Bridget durchgeführt, einem Test-Rover, der vom EADS-Ableger
Astrium entwickelt wird. Die Tests sind Teil des EU-Projekts Planetary Robotics
Vision Ground Processing (PRoVisG), das sich um eine bessere, schnellere und
genauerer Verarbeitung jener Bilddaten dreht, die ein derartiger Roboter
aufnimmt. Geleitet wird es von Gerhard Paar vom Grazer Joanneum Research. Er
koordiniert damit mehr als ein Dutzend Forschungsinstitutionen und Unternehmen
aus Europa und den USA.
Wüste im Weitwinkel
"Im El-Teide-Nationalpark finden wir ideale Bedingungen vor", berichtet Paar
aus Teneriffa. "Es ist wüstenhaft, sehr trocken, und die Vegetation ist äußerst
spärlich." In den vergangenen Tagen wurde Bridget mehrfach in das hauptsächlich
aus Lavagestein bestehende Gelände geschickt, gespickt mit einer Reihe von
Spezialkameras.
Die zwei Weitwinkelkameras der 3-D-Panoramakamera liefern ähnlich wie zwei
menschliche Augen ein dreidimensionales Stereobild, dazu ermöglicht eine Kamera
mit hoher Brennweite hochauflösende Ausschnitte. Die Omniview-Kamera hat ein
Blickfeld von 360 Grad, nimmt also stereo zugleich von allen Seiten auf, wenn
auch nicht so hochauflösend. "Wir testen, ob sich das System zur Navigation
eignet und wie effektiv es die Struktur der Umgebung erfassen kann."
Weiters zum Einsatz auf Teneriffa kam eine Spezialkamera, die Infrarotlicht
aussendet und misst, wie lange das Licht von jedem Pixel aus braucht, bis es
zurückkehrt - und somit eine exakte 3-D-Rekonstruktion der Umgebung erlaubt.
Eine Hyperspektralkamera kann ihre Wellenlänge über einen bestimmten Bereich
übergangslos variieren, was Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung des
Gesteins zulässt.
Als am marsähnlichsten befanden die Forscher ein von Felsen begrenztes Tal
mit einer Länge von etwa 100 Metern. Verschiedene Routen wurden festgelegt und
Styroporkügelchen verteilt. "Die Kugeln dienen als Markierungspunkte, anhand
derer wir prüfen können, ob die Distanzmessungen und Geländemodellierungen
stimmen", erklärt Paar. Dann legte Brigdet los, ein wendiges Metallgestell auf
sechs Rädern, testhalber angetrieben von einer Batterie aus einem Golfwagerl und
gesteuert per Playstation-Controller.
Im Stop-and-Go-Verfahren, mit einer Höchstgeschwindigkeit von gerade 150
Meter pro Stunde, blieb es jeden Meter stehen, um ein Panoramabild zu machen.
"Die Geländeinformationen werden von einer Position zur nächsten rückberechnet,
sodass anhand der Veränderung der einzelnen Bildpunkte ein 3-D-Bild
rekonstruiert werden kann", sagt Paar.
Sowohl bei der Entwicklung der Panoramakamera, deren österreichischer Part
durch das heimische Weltraumforschungsprogramm ASAP des Verkehrsministeriums
unterstützt wurde, als auch bei der Datenverarbeitung ist Paars Joanneum-Team
federführend.
Interaktive 3-D-Modelle
Mit dem Forschungszentrum für Virtual Reality und Visualisierung (VRVis), das
die Flut an hochauflösenden Daten in interaktive 3-D-Modelle verwandelt, ist ein
weiterer österreichischer Partner beteiligt. Ziel von PRoVisG ist es
schließlich, Marsforschern zu ermöglichen, quasi durch die Augen des Roboters zu
blicken.
Mithilfe der 3-D-Rekonstruktionen der Mars-Bilder kann man sich wie in einem
Computerspiel durch die Umgebung bewegen oder die Oberfläche überfliegen und bei
interessanten Stellen hineinzoomen. "Das kann den Entscheidungsprozess, wohin
der Roboter als Nächstes gesteuert werden soll, beschleunigen", sagt Paar.
Schließlich verschlingen riesige Teams, die sich um die Interpretation der Daten
kümmern, enorme Kosten.
Auf noch mehr Autonomie der Mars-Rover setzt das Projekt PRoViScout
(Planetary Robotics Vision Scout), ebenfalls von Gerhard Paar geleitet. Dabei
sollen die Roboter lernen, die Bilder bereits während der Fahrt selbstständig
auszuwerten und zu entscheiden, ob es sich lohnt, bestimmte Orte in der Umgebung
näher zu erkunden. "Es kann nur eine bestimmte Anzahl von Bildern auf der Erde
heruntergeladen werden", schildert Paar, "und wir wollen schließlich nicht, dass
der Rover unbemerkt am einzigen bemoosten Stein auf dem Mars vorbeifährt."
Nächstes Jahr sind Feldversuche für ProViScout geplant. Vorerst müssen aber
die vielen Testdaten aus Teneriffa aufbereitet werden. Lernen können die
Bildverarbeitungsexperten auch von Curiosity, dem nächsten Nasa-Rover, der Ende
des Jahres in Richtung Mars starten und im August 2012 landen wird. Wenn alles
gutgeht. (DER STANDARD, Printausgabe, 21.09.2011)
