Mars-Hubschrauber besteht ersten Flugtest

Jungfernflug unter Marsbedingungen: Der Mars-Hubschrauber der NASA hat seine ersten Flugtests erfolgreich absolviert. Bei zwei Flügen in einer speziellen Vakuumkammer bewies der Mini-Helikopter mit Doppelrotor, dass er auch in der dünnen Mars-Atmosphäre abheben und fliegen kann. Die halbautonome Drohne soll 2020 mit dem nächsten NASA-Marsrover zum Roten Planeten starten. Sie wird das erste Fluggerät auf einem fremden Planeten sein.

Ob als Freizeitspaß, Erkundungshelfer oder fliegende Kamera – bei uns auf der Erde sind Drohnen längst alltäglich. Doch auf einem anderen Himmelskörper ist bisher noch kein solches Fluggerät geflogen. Das soll sich jedoch mit der nächsten Marsmission der NASA ändern. Denn gemeinsam mit einem neuen Marsrover soll im Jahr 2020 auch ein halbautonomer Mini-Helikopter zum Mars reisen. Dieser Mars-Hubschrauber soll helfen, die Umgebung zu erkunden.

Der Mars-Hubschrauber in der Vakuumkammer - gut ist das übereinander liegende Rotorenpaar zu erkennen. © NASA/JPL-Caltech

Wie fliegt man in extrem dünner Luft?

Das Problem jedoch: Die Atmosphäre des Mars ist extrem dünn. „Die Mars-Atmosphäre ist nur rund ein Prozent so dicht wie die irdische“, erklärt Mimi Aung vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. „Um diese Bedingungen auf der Erde zu bekommen, müsste man einen Testflug in 30.480 Metern Höhe durchführen.“ Kein normaler Hubschrauber könnte sich in dieser Höhe noch in der Luft halten.

Doch der Mars-Hubschrauber ist speziell an diese Bedingungen angepasst: Er besitzt gegenläufig rotierende Rotoren, die fast 3.000 Umdrehungen pro Minute schaffen – zehnmal so viel wie normale Hubschrauber. Diese hohe Leistung und die gegenläufige Rotation sollen es dem Mars-Fluggerät ermöglichen, trotz dünner Mars-Atmosphäre zu fliegen. Zudem wiegt der kleine Helikopter nur 1,8 Kilogramm.

Flugtest in der Vakuumkammer

Ob der Mini-Helikopter unter Marsbedingungen fliegt, haben die NASA-Forscher jetzt in einer speziellen Vakuumkammer getestet – dem Space Simulator am JPL. Aus dieser knapp acht Meter großen Vakuumkammer wurde vor Beginn des Tests die komplette Luft herausgepumpt. Dann gaben die Forscher nur so viel Kohlendioxid hinzu, wie es der Mars-Atmosphäre entspricht.

„Doch diese dünne Atmosphäre ist nur ein Teil der Herausforderung“, erklärt Teddy Tzanetos vom JPL. „Um das Fliegen auf dem Mars realistisch zu simulieren, müssen wir auch zwei Drittel der Erdschwerkraft entfernen.“ Dies erreichten die Ingenieure durch ein spezielles Aufhängesystem, das den Flugbewegungen folgend einen Teil der Last mitträgt. Dadurch lässt sich genau ermitteln, wie viel Auftrieb der Hubschrauber tatsächlich braucht, um unter Marsbedingungen abzuheben.

„Dieser Testflug war der entscheidende. Denn dies ist der Helikopter, der später einmal auf dem Mars fliegen soll – wir mussten daher wissen, ob er wirklich so funktioniert, wie es Modelle und Vortests nahelegten“, sagt Aung.

Erfolgreich abgehoben

Und tatsächlich: Der kleine Mars-Helikopter fliegt. Zwei Mal hob er von der Plattform der Vakuumkammer ab und schwebte wenige Zentimeter über dem Boden. „Wir brauchten nur diese fünf Zentimeter Höhe, um alle nötigen Daten zu sammeln“, erklärt Tzanetos. „Sie bestätigen, dass unser Mars-Helikopter autonom in einer Mars-Atmosphäre fliegen kann. Es war ein großartiger erster Flug.“

Damit ist der Weg frei für die Reise des Helikopters zum Roten Planeten im Jahr 2020. „Wenn wir ihn das nächste Mal fliegen, wird dies auf dem Mars sein“, sagt Aung. Geschützt am Bauch des Marsrover angebracht, wird er im Februar 2021 auf dem Mars landen. Einige Monate später soll dann der Jungfernflug erfolgen. Der Mars-Hubschrauber könnte dann das erste menschengemachte Fluggerät auf einem fremden Himmelskörper sein.

Zwar wird die Drohne bei ihrer ersten Mission nur kurze Flüge von jeweils eineinhalb Minuten Dauer durchführen. Aber wenn sie sich dabei bewährt, sollen bald weitere Modelle mit größerer Reichweite folgen. „Die Fähigkeit, zu sehen was hinter dem nächsten Hügel liegt, ist für künftige Marsforscher entscheidend“, sagt Thomas Zurbuchen von der NASA.

Quelle: NASA