Auf Mission zum Mars
Das ExoMars-Erkundungsfahrzeug soll voraussichtlich 2018 starten und herausfinden, ob es auf dem Mars jemals Leben gab oder heute noch existiert. Es wird eine Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente zur Suche nach Lebenszeichen wie etwa Isotopen oder Molekülen mit sich führen, die so interpretiert werden können, dass sie von einem lebenden Organismus erzeugt wurden. Zu diesem Zweck wird der mit sechs Rädern ausgestattete Roboter-Rover über die Fähigkeit verfügen, sich täglich bis zu 70 Meter vorwärts zu bewegen und dabei nach Anzeichen von Leben aus Vergangenheit und Gegenwart zu fahnden. Er wird Proben von Felsformationen und aus dem Untergrund bis in eine Tiefe von 2 Metern sammeln und analysieren können. Das Projekt "Lightweight technologies for exploration rovers" (ROV-E) stellte fest, dass es erforderlich ist, die Missionskosten zu reduzieren. Man wird innovative Kompositmaterialien verwenden, um das Gewicht des Erkundungsfahrzeugs zu reduzieren. Konzentriert man sich jedoch nur auf die Gewichtsreduzierung jeder einzelnen Ausrüstungsstruktur, führt das nicht unbedingt zur weiteren Verringerung der Masse der Gesamtnutzlast. Die im Rahmen des ROV-E-Projekts vorgesehene Lösung war die Weiterentwicklung der Abschirmung, Zustandsüberwachung, Datenverarbeitung, Energieerzeugung und weiterer Komponenten in Richtung der Zusammenführung mehrerer Funktionen. Man prüfte eine revolutionäre Multifunktionsstrukturtechnologie (multifunctional structure, MFS), bei der Einbaurahmen, Elektronikboxen und Verkabelung durch Integrieren von Elektronik, thermischer Steuerung und Struktur zu einem einzigen Element wegfallen. Dieses zuerst in den 1990er Jahren vorgeschlagene Konzept für Raumfahrzeugarchitektur beinhaltet, den Großteil der Elektronik auf der lasttragenden Struktur anzubringen. Auch gedruckte Schaltungen können auf die Abdeckbleche der Strukturen laminiert werden. Dieser Ansatz sorgt in Verbindung mit Polymerverbundwerkstoffen geringer Dichte, die aus hochfesten Fasern gefertigt sind, für ein wesentlich reduziertes Gesamtgewicht. So beschäftigte sich die erste Projektphase im Einzelnen mit der Anpassung der thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Komposite, um sie mit zusätzlichen MFS-Funktionalitäten auszustatten. Es wurden Versuchsreihen an verschiedenen Materialien durchgeführt sowie ein numerisches Modell entwickelt, um Masse, Volumen und Energieeinsparungen zu berechnen, die mit den ausgewählten Materialien zu erzielen sind. Die nächste Phase von ROV-E beinhaltete die Überprüfung der grundlegenden Konstruktionsparameter in Computersimulationen, in denen die auf dem Roten Planeten herrschenden Bedingungen nachgebildet wurden. Besonderen Wert legte man auf die der Mobilität dienenden Teilsysteme, da der Roboter auf komplex geformte Hindernisse (Felsen), unebenes Gelände mit Steinen und Sand treffen wird. Auf Grundlage der Ergebnisse wurden die Verbesserungsrichtungen für eine geländegängige Navigation vorgeschlagen. Die entwickelte MFS-Technologie ist sehr vielseitig und kann bei Anwendungen von Nutzen sein, bei denen Masse und Volumen von Interesse sind, wie zum Beispiel in der Telekommunikation und bei Navigationsmikrosatelliten. Allein der Energiespeicher der entwickelten MFS kann bis zu 2 % in der Systemmasse einsparen und letztlich zu einem gesenkten Treibstoffverbrauch und reduzierten Missionskosten beitragen.