Bessere Sensorsysteme für sicherere Mondlandungen

Im Rahmen von Untersuchungen zur Autonomous Landing and Hazard Avoidance Technology (ALHAT) sind verschiedene erfolgreiche Flugtests im NASA Dryden Flight Research Center durchgeführt worden, berichtete die NASA am 2. Oktober 2008.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

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LM von Apollo 14 in Schräglage
(Bild: NASA)

ALHAT soll präzise und sichere Landungen ermöglichen, bei der vom vorgesehenen Landepunkt maximal 30 Meter abgewichen werden soll. Die Höhenunterschiede auf der Mondoberfläche, die von dem System erkannt werden, sollen minimal 30 Zentimeter betragen. Bodenformationen, die eine glatte Landung mit sicherem Aufsetzen in der gewünschten Lage verhindern würden, soll sicher aus dem Weg gegangen werden können.

Die Landungen der Mondfähren im Rahmen des Apollo-Programmes waren in dieser Hinischt nicht unproblematisch:

Apollo 14 bespielweise kam so auf dem Boden auf, dass eines der Landebeine in einem Loch im Boden zu stehen kam. Resultat war eine Schräglage der Landefähre von 11 Grad gegen die Horizontale, bei einem designmässig vorgesehen Maximum von 12 Grad Schräglage. Der Abstand vom Düsenrand des Abstiegstriebwerks zum Boden betrug gerade noch 34,5 Zentimeter.

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Abstiegsprofil künftiger Mondmissionen
(Bild: NASA)

Apollo 15 setzte so auf, dass der Rand eines kleinen Kraters die Düse des Abstiegstriebwerkes beschädigte, und sich eine Schräglage der Landefähre von 10 Grad gegen die Horizontale ergab.

Derartige Landungen, die die Integrität der Landerstruktur gefährden, möchte man bei künftigen Mondmission, insbesondere bei solchen mit bemannten Landegeräten, vermeiden.

Dreidimensionale Geschwindigkeitsdaten sollen mit einer Genauigkeit von 5 Zentimetern pro Sekunde zur Verfügung stehen. Das System soll unter unterschiedlichsten Lichtbedingungen funktioneren.

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Hubschrauber mit Lidar
(Bild: NASA)

Selbst in einer vom Abstiegstriebwerk aufgewirbelten Staubwolke soll eine Landung mit einer Horizontalgeschwindigkeit gleich Null sichergestellt werden. Dafür ist neben der Verwendung eines Inertialnavigationssystems eine extrem genaue Bestimmung der Geschwindigkeit über Boden nötig.

Für die Flugtests im NASA Dryden Flight Research Center wurde ein Lidar-System in einer beweglichen Kugel vor der Nase eines Hubschraubers installiert. Lidar steht für „light detection and ranging“. Lidar verwendet Laserlicht zu Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung. Es bedient sich des Dopplereffektes, um im konkreten Fall die Annäherungsgeschwindigkeit zum Boden eines absteigenden Raum- bzw. Luftfahrzeuges genau zu messen und einen akkuraten, kontollierten Abstieg zu ermöglichen.

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Bewegliches Sensorsystem vor der Hubschraubernase
(Bild: NASA)

Während der Tests flog der Hubschrauber über zwei verschiedene Zielgebiete am Boden des Rogers-Salzsees, die etwa fünf Kilometer von der North Base der Edwards Air Force Base entfernt liegen. Wiederholte Anflüge vorwärts und rückwärts fanden statt, wobei die Höhe zu Beginn eines jeden Anfluges schrittweise von 91 Metern auf 1.890 Meter über dem Boden des Salzsees gesteigert wurde. An Bord des Hubschraubers wurden die Daten mit genauen Zeitmarken und Höhenwerten aufgezeichnet, um sie später am Boden auswerten zu können.

Das ALHAT-Programm wurde Anfang 2006 begonnen und ist zunächst auf neun Jahre angelegt.

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