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Fortbewegung im Sand nach Vorbild aus der Natur
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Würzburg
astronews.com
20. Mai 2026
Ein sandiges Gelände kann für Fahrzeuge ein erhebliches
Problem darstellen. Das gilt insbesondere für den Mars, wo die Räder von
Marsrovern im Sand versinken können. Doch in der Natur gibt es Vorbilder für
eine sichere Bewegung auf sandigem Untergrund. Auf dieser Basis wurde nun ein
Marsrover entwickelt, dessen Räder nicht rollen, sondern Schwimmbewegungen
machen.
Der Marsrover mit seinen innovativen Rädern,
die nach dem Vorbild einer Wüsteneidechse durch
Sand "schwimmen" können.
Foto: Marco Schmidt / Uni Würzburg [Großansicht] |
Manche Tiere können sich effizient unter körnigen Oberflächen fortbewegen.
Dazu gehört der Sandfisch (Scincus scincus), eine in der Sahara lebende
Eidechse: Sie kann sich eingraben und dann regelrecht durch den Wüstensand
"schwimmen", um zu jagen oder um Raubtieren zu entkommen. Die
Bewegungsprinzipien, die dieser Fähigkeit zu Grunde liegen, sind erst seit
wenigen Jahren verstanden. Eine Forschungsgruppe der Universität Würzburg hat
nun den Fortbewegungsmechanismus des Sandfisches in eine erste technische Lösung
umgesetzt – in einen innovativen Marsrover, der anderen Modellen bei der
Fortbewegung auf Sand überlegen ist. Das Team des Informatikers Marco Schmidt,
Leiter der Professur für eingebettete Systeme und Sensoren für die
Erdbeobachtung (ESSEO), kooperiert dabei mit Forschenden aus Bremen. Das Projekt
ist Teil der Initiative VaMEx des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.
Bei Einsätzen auf dem Mars müssen Rover mit Sand, Geröll, Hängen und einem
generell uneinheitlichen Gelände klarkommen und dabei ihre Mobilität, Stabilität
und Effizienz erhalten. "Herkömmliche Radkonstruktionen sind oft für das Fahren
bei niedrigen Geschwindigkeiten optimiert und neigen dazu, auf weichem Boden zu
rutschen, einzusinken oder stecken zu bleiben", sagt Amenosis Lopez, ein
Forscher in der Arbeitsgruppe von Schmidt. Inspiriert vom Sandfisch, entwickelte
das Team darum neuartige Räder für den Marsrover, die nicht rollen, sondern wie
die Eidechse im Sand schwimmen: "Die Räder imitieren die charakteristische
Wechselwirkung des Tiers mit dem Boden, wobei sowohl Längs- als auch Querkräfte
erzeugt werden. Der Rover hinterlässt im Sand sinusförmige Spuren – das
bestätigt, dass der beabsichtigte Schwimmmechanismus erreicht ist."
Schmidts Gruppe hat den Rover in Kooperation mit dem Deutschen
Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) Bremen und der Universität
Bremen auf Sand und im Freiland getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass sich das
Fahrzeug stabil auf Sand fortbewegt. "Die Experimente haben uns auch klare
Anhaltspunkte für Verbesserungen geliefert", sagt der Würzburger Professor. Die
ersten Sandfisch-Räder waren schwerer und schmaler als pneumatische
Vergleichsräder. Das erhöhte den Druck auf den Untergrund und das Einsinken des
Rovers. Es kam zu einer Kopplung von Schlupf und Einsinken, was die
Steuerbarkeit verschlechterte. Diese Effekte ließen sich durch eine Verbesserung
des Designs beheben: Eine Vergrößerung der Radbreite und eine Verringerung der
Masse senkten den Bodendruck und reduzierten den Schlupf. Stabilität und
Steuerbarkeit des Rovers verbesserten sich. "Weitere Verfeinerungen der
Radoberfläche dürften die Leistung auf gemischtem Gelände weiter verbessern", so
die Prognose der Forschenden.
Neben der Hardwareentwicklung zielt das ESSEO-Team darauf ab, seinen Beitrag
zu VaMEx in Richtung softwaregesteuerter Mobilität auszuweiten. Dazu plant es
die Entwicklung von Steuerungsstrategien, die Rutschen, Einsinken und die
Wechselwirkung zwischen Gelände und Rad explizit berücksichtigen und so ein
stabileres und anpassungsfähigeres Verhalten des Rovers in körnigen Umgebungen
ermöglichen.
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