Raumfahrt: Mars-Hubschrauber Ingenuity gerät ins Trudeln

Ein Datenfehler der für die Navigation eingesetzten Kamera brachte den Mars-Hubschrauber in Ingenuity in eine unangenehme Situation.

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Flug von Ingenuity (am 22. April 2021): "Robustheit des Systems in mehrfacher Hinsicht bestätigt"
Flug von Ingenuity (am 22. April 2021): "Robustheit des Systems in mehrfacher Hinsicht bestätigt" (Bild: Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

Das wäre beinahe schiefgegangen: Bei seinem sechsten Flug geriet der Mars-Hubschrauber Ingenuity wegen eines Fehlers im Navigationssystem in Schwierigkeiten. Am Ende landete er aber wieder sicher.

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Am 22. Mai, dem 91. Marstag der Perseverance-Mission, startete Ingenuity zu seinem sechsten Flug. Dabei sollte der Mars-Hubschrauber bis auf eine Höhe von 10 Metern steigen. Dann sollte er mit einer Geschwindigkeit von 14,4 km/h eine 215 Meter lange Strecke mit zwei Richtungswechseln abfliegen: 150 Meter nach Südwesten, 15 Meter nach Süden und schließlich 50 Meter nach Nordosten.

Zunächst verlief der Flug plangemäß. Doch gegen Ende der ersten Etappe verhielt Ingenuity sich plötzlich merkwürdig: Der Mars-Hubschrauber habe seine Geschwindigkeit verändert und sei dann "in einem oszillierenden Muster hin und her" gewankt, schrieb Ingenuity-Pilot Håvard Grip im Ingenuity-Blog-Eintrag. Dieses Verhalten habe für den Rest des Flugs angehalten. An dessen Ende sei er aber sicher gelandet.

Ingenuity navigiert mit Bildern

Grund für das Verhalten war laut der National Aeronautics And Space Administration (Nasa) ein Fehler der Bordkamera, die zusammen mit einer inertialen Messeinheit (Inertial Measurement Unit, IMU) für die Navigation verantwortlich ist. Die Kamera liefert 30 Bilder in der Sekunde, die mit den Daten der IMU verglichen werden.

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Der Algorithmus des Navigationssystems prüft zunächst den Zeitstempel, den er zusammen mit dem Bild erhält. Dann macht der Algorithmus eine Vorhersage darüber, was die Kamera zu diesem bestimmten Zeitpunkt gesehen haben sollte, anhand von Oberflächenmerkmalen, die er auf kurz zuvor aufgenommenen Bildern identifiziert hat. Schließlich untersucht der Algorithmus, wo diese Merkmale tatsächlich im Bild erscheinen.

Mars: Der rote Planet zum Greifen nah

Bei dem Flug kam es aber zu einem Bildstau, so dass der Algorithmus Bilder mit einem falschen Zeitstempel erhielt. Er berechnete deshalb vermeintliche Korrekturen auf der Grundlage fehlerhafter Informationen. Die daraus resultierenden Inkonsistenzen hätten die Informationen, die zum Fliegen des Hubschraubers verwendet worden seien, erheblich verschlechtert. Das habe dazu geführt, dass die Schätzungen ständig korrigiert worden seien, um die Phantomfehler zu berücksichtigen, schrieb Grip.

Dass der Hubschrauber dennoch nicht abstürzte und sicher landete, ist nach Angaben von Grip der Robustheit einiger Subsysteme wie dem Rotor, den Aktoren und der Stromversorgung zu verdanken. Diese hätten auf die verschärfte Situation reagiert und den Hubschrauber in der Luft gehalten. Die Einschätzung des Piloten: "Obwohl der Flug eine Schwachstelle im Timing aufgedeckt hat, die nun behoben werden muss, hat er auch die Robustheit des Systems in mehrfacher Hinsicht bestätigt."

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