Die gleichen Experimente wurden sowohl in der Simulation als auch in der Realität durchgeführt, um zu sehen, ob sich das virtuelle Regolith realistisch verhält. Bei diesem Test wurde untersucht, wie 16 g schwere Materialproben durch enge Trichter flossen.(Bildnachweis: Joe Louca)
Wissenschaftler haben ein neues Computermodell entwickelt, das simuliert, wie sich Mondstaub in der Schwerkraft des Mondes verhält. Sie hoffen, dass es künftigen Mondrobotern helfen wird, ihre Arbeit sicherer zu erledigen.
Mondstaub, oder Regolith, ist ein lästiges Material. Er ist superfein, aber scharf wie Glas. Wenn er aufgewirbelt wird, schwebt er in der geringen Schwerkraft des Mondes scheinbar ewig. Während der Apollo-Missionen war er bekanntlich „überall“ – er zerriss Raumanzüge, blockierte Sensoren und verstopfte mechanische Komponenten, so die NASA.
In Zukunft werden Roboter auf dem Mond mehr tun müssen, als nur zu landen und auf dem Mond herumzustreifen. Wissenschaftler werden diese Maschinen wahrscheinlich eines Tages auch bitten, Raumstationen zu bauen, Wasser zu fördern und vielleicht Werkzeuge in 3D zu drucken. Und ein neues Computermodell, das von Forschern der Universität Bristol in Großbritannien entwickelt wurde, wird es Ingenieuren ermöglichen, mit diesen Mondrobotern in simuliertem Mondstaub zu üben, bevor sie sie tatsächlich auf den Mond schicken.
„Stellen Sie sich das Ganze wie ein realistisches Videospiel vor, das auf dem Mond spielt“, sagte Joe Louca, Forscher an der School of Engineering Mathematics and Technology der Universität Bristol und Hauptautor der Studie, in einer Erklärung. „Wir wollen sicherstellen, dass sich die virtuelle Version des Mondstaubs genauso verhält wie die reale, so dass er sich, wenn wir ihn zur Steuerung eines Roboters auf dem Mond verwenden, so verhält, wie wir es erwarten.“
Es wurden bereits andere Computermodelle von Mondstaub erstellt, aber diese waren entweder zu komplex und daher zu schwierig, um in Echtzeit zu laufen, oder nicht realistisch genug. Das Ziel des Teams in Bristol war es, etwas dazwischen zu schaffen, einen Mechanismus, mit dem nützliche Simulationen erstellt werden können, der aber nicht so viel Rechenleistung benötigt.
„Unser Hauptaugenmerk bei diesem Projekt lag auf der Verbesserung der Benutzererfahrung für die Betreiber dieser Systeme – wie können wir ihnen die Arbeit erleichtern?“ sagte Louca.
Die Crew verwendete ein früheres, einfacheres Modell, das von ihren Kollegen in Deutschland entwickelt wurde und die Dichte, Klebrigkeit und Reibung von Mondstaub sowie die unheimlichen Bedingungen der Mondgravitation, die sechsmal schwächer ist als die der Erde, nachbilden konnte. Dieses Modell konnte jedoch nur geringe Mengen an Mondstaub nachbilden, was nicht ausreichte, um den tatsächlichen Betrieb des Rovers zu simulieren. Die Forscher verglichen dann ihr Modell mit einem physikalischen Modell, bei dem künstliches Regolith verwendet wurde, das in seiner Zusammensetzung dem Mondstaub ähnelt.
In diesem Beispiel wurden 0,5 kg Regolith durch breitere Trichter geschüttet, um einen Vergleich mit physischen Äquivalenten zu ermöglichen. (Bildnachweis: Joe Louca)
„Wir haben eine Reihe von Experimenten durchgeführt – zur Hälfte in einer simulierten Umgebung, zur Hälfte in der realen Welt – um zu messen, ob sich der virtuelle Mondstaub genauso verhält wie sein reales Gegenstück“, so Louca.
Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem europäischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Thales Alenia Space durchgeführt, das mehrere Technologien zur Erforschung des Mondes entwickelt, darunter eine Nutzlast, die Sauerstoff aus dem Mondboden gewinnen könnte.
Die Studie wurde am 22. Februar in der Zeitschrift Frontiers in Space Technologies veröffentlicht.
