Raumfahrt: Marshelikopter erfüllt alle Erwartungen der Nasa

100 Meter Flugstrecke in 80 Sekunden, während der Helikopter jederzeit genau wusste, wo er nicht ist.

Artikel veröffentlicht am 26. April 2021, 10:54 Uhr, Frank Wunderlich-Pfeiffer

Der Marshelikopter Ingenuity beim dritten Flug (Bild: Nasa)

Der Marshelikopter Ingenuity hat den dritten von fünf geplanten Flügen absolviert. Er flog eine Strecke von 50 Metern in einer Höhe von 5 Metern und anschließend wieder zurück. Der ganze Flug dauerte rund 80 Sekunden mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern pro Sekunde oder 7,2 Kilomtern pro Stunde. Das entsprach den Anforderungen, die von der Nasa an die Demonstration des Fluges auf dem Mars gesetzt wurden.

Zu den beiden folgenden Flügen sind noch keine Details bekannt, aber es sollen vor allem die Grenzen von Geschwindigkeit und Reichweite des Helikopters ausgelotet werden. Dabei muss nicht nur die Flugkontrolle den Helikopter jederzeit stabil halten, sondern auch die Navigation mit Hilfe der Kamera funktionieren. Marsrover nahm ein Video des Flugmanövers auf, auch wenn der Helikopter dabei zwischenzeitlich den aufgenommenen Bildrahmen verließ.

Anders als bei Drohnen auf der Erde kann die Navigation von Ingenuity nicht durch GPS-Daten unterstützt werden. Stattdessen gibt es zwei Möglichkeiten, die zurückgelegte Strecke zu messen. Über kurze Zeit können Trägheitssensoren die Daten liefern. Sie Messen 500-mal pro Sekunde die Änderungen in Geschwindigkeit und Rotation, so dass sich mathematisch auf die zurückgelegte Strecke und Richtung von einem bestimmten Ausgangspunkt mit einer bestimmten Ausgangsgeschwindigkeit rückschließen lässt.

Ingenuity weiß ganz genau, wo er nicht ist

Das Verfahren verliert schnell an Genauigkeit, zumal der Trägheitssensor ein kommerzielles Modell vergleichbar mit denen in Handys ist. Es wird aber ähnlich für die Navigation von Marschflugkörpern auf der Erde eingesetzt. Die sollen laut eines bekannten Artikels in einer Militärzeitschrift, der zum Youtube-Meme wurde, dadurch navigieren, dass sie jederzeit wissen, wo sie nicht sind. Genauere Navigationsdaten können durch sogenannte Terrain-Relative-Navigation ermittelt werden, bei der 30-mal pro Sekunde Kamerabilder danach ausgewertet werden, in welche Richtung sich bestimmte Bodenmerkmale wie schnell bewegt haben.

Die Bilder der Kamera werden mit Hilfe einer kommerziellen Snapdragon 801 CPU ausgewertet, die um ein Vielfaches schneller ist als der Hauptcomputer von Perseverance. Der Chip ist nicht als Strahlungsresistent zertifiziert. Die kosmische Strahlung wird von der dünnen Marsatmosphäre nur wenig abgeschwächt und kann im Chip zu Bit-Flips und anderen Rechenfehlern führen. Deshalb wird die CPU durch einen anderen Chip überwacht, der im Fall von inkonsistenten Rechenergebnissen einen Reset durchführt und den Computer in etwa 100 Millisekunden neu startet.

Während der Flugversuche steht der Marsrover Perseverance still und hat genug Strom, um zeitweise das Moxie-Experiment zur Sauerstoffgewinnung zu betreiben. Es benötigt 300 Watt Strom, die Radioisotopenbatterie liefert jedoch nur 100 Watt.