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EUROPA-EXPLORER
Torpedo für Tauchfahrt auf Europa
Redaktion / Pressemitteilung des Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
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24. Mai 2016

Unter der eisigen Oberfläche des Jupitermonds Europa wird ein Ozean aus Wasser vermutet, in dem es theoretisch lebensfreundliche Bedingungen geben könnte. Doch wie soll man diese geheimnisvolle Welt unter dem Eis erforschen? Im Rahmen des Projekts Europa-Explorer haben sich Experten darüber Gedanken gemacht und nun das Ergebnis präsentiert.

Europa-Explorer

Das Missionsszenario: Das IceShuttle bohrt sich mit dem Unterwasserfahrzeug an Bord durch die Eisdecke. Bild: DFKI GmbH / Meltem Yilmaz[Großansicht]

Unter einer mehrere Kilometer dicken Eisdecke wird auf dem Jupitermond Europa ein tiefer Ozean vermutet, der die Grundlage für extraterrestrisches Leben bieten könnte. Wie sich dieser Ozean erreichen und erforschen ließe, hat das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) jetzt untersucht. Dafür entwickelten die Experten ein autonomes Unterwasserfahrzeug, das durch eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren sicher im Wasser navigieren kann, sowie ein "IceShuttle", das dem Unterwasserfahrzeug als Transportmittel durch das Eis und Basisstation dient.

Ziel des Projekts Europa-Explorer war es, im Rahmen terrestrischer Szenarien zu zeigen, dass ein "Roboterteam" Europa, den eisigen Mond des Gasriesen Jupiter, autonom erkunden kann. Um sich ein Bild von den Umgebungsbedingungen zu machen, wie sie auf, aber vor allem unter der lunaren Oberfläche herrschen, griffen die DFKI- Wissenschaftler auf Daten des Göttinger Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung unter anderem zu Temperatur, Gravitation und Strömungen zurück.

Mutmaßlich befinden sich unter der Eisdecke des Mondes in rund 100 Kilometern Wassertiefe Hydrothermalquellen, die durch das Spenden von Wärme und Mineralien selbst an dunklen und kalten Orten Leben ermöglichen könnten. Um diese aufzuspüren, muss ein Forschungsfahrzeug den Grund des Meeres erreichen und zuvor den mächtigen Eispanzer auf der Oberfläche des Ozeans durchdringen.

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Dies gelingt mit Hilfe eines Trägersystems, das sich durch die äußere Eiskruste bohrt, und dem Fahrzeug anschließend als Basisstation und Schnittstelle zu den Wissenschaftlern auf der Erde dient. Für dieses Szenario haben die DFKI-Wissenschaftler das autonome Unterwasserfahrzeug Leng und das "IceShuttle" Toredo entwickelt.

Leng wurde als Langstrecken-Explorationsfahrzeug konzipiert. Seine Form ist speziell auf die Missionsanforderungen angepasst: ein möglichst geringer Durchmesser, um in das "IceShuttle" zu passen, sowie eine hydrodynamische Strömungshülle, um mit wenig Energieaufwand lange Strecken zurücklegen zu können.

Beim "IceShuttle" Toredo handelt es sich um eine Schmelzsonde, die das torpedoförmige Unterwasserfahrzeug mithilfe eines thermalen Bohrmechanismus durch die Eisdecke transportiert. Um den Energieaufwand beim Bohren zu minimieren, wird ein Bohrloch mit einem möglichst geringen Querschnitt angestrebt, folglich muss auch das "IceShuttle" möglichst schmal sein.

Im Fokus des Projekts stand insbesondere die Navigationsfähigkeit des Unterwasserfahrzeugs: Um sich präzise selbst lokalisieren zu können, ist Leng mit einer Vielzahl unterschiedlicher Navigationssensoren ausgestattet. Diese senden etwa Schallsignale aus, über die das Fahrzeug seine Position ähnlich der GPS-Methode bestimmen kann.

Anhand seines Abstands und Blickwinkels auf einen bestimmten Punkt errechnet das System seine Position und findet nach seinem Tauchgang eigenständig zur Basisstation zurück, um die gesammelten Informationen über eine Schnittstelle an das "IceShuttle" zu übermitteln und seine Energie aufzuladen. Dabei muss das Roboterduo komplett ohne Steuerung von der Erde auskommen. Denn ein von dort gesendetes Signal kommt mit 33 bis 53 Minuten Zeitverzögerung an – zu lang, um spontan auf neue Situationen reagieren zu können.

Die einzigartige Laborlandschaft des DFKI mit seiner europaweit einmaligen maritimen Explorationshalle ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Systeme komplett vor Ort zu entwickeln und zu testen. Missionsszenarien konnten in den Testbecken unter realitätsnahen und kontrollierbaren Bedingungen simuliert und Komponenten in der Druckkammer auf ihre Tiefseetauglichkeit überprüft werden.

Das Projekt, das am 30. April 2016 endete, wurde mit rund 1,5 Millionen Euro vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie über eine Laufzeit von drei Jahren und vier Monaten gefördert. In möglichen Folgeprojekten wollen die Wissenschaftler die Funktionsfähigkeit der in Europa-Explorer entwickelten Systeme auch jenseits der Labore in noch realistischeren Umgebungen, wie der Arktis, testen.

Die Systeme werden vom 1. bis 4. Juni 2016 auf der ILA Berlin AIR Show im DLR Space Pavillon, Halle 4, ausgestellt.

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