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Virtuelle Realität erweckt den Argonauten-Mondlander der ESA zum Leben

Virtuelle Realität erweckt den Argonauten-Mondlander der ESA zum Leben

Wissenschaft und Forschung

17.05.2023
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Ein Team aus Studenten und Forschern nutzt virtuelle Realität (VR), um das Argonaut Lunar Lander-Konzept der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Europäischen Astronautenzentrum zum Leben zu erwecken.

Argonaut ist ein Mondlander, der Ende dieses Jahrzehnts wissenschaftliche Instrumente und Fracht zum Mond bringen wird. Die an den Simulationen beteiligten Praktikanten und Wissenschaftler sind Teil des Extended Reality (XR) Laboratory der Europäischen Weltraumorganisation, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR und der Spaceship EAC-Initiative.

die Basis des Mondes

Während wir danach streben, unsere Welt weiter zu erforschen und unabhängigen Zugang zum Weltraum zu erlangen, bleibt die Monderkundung ein wichtiger Teil der Ambitionen der ESA und eine gute Grundlage für die Erprobung von Frachtoperationen, Ressourcentechnologien vor Ort, Rovern und mehr.

Der Argonaut-Lander befindet sich in einer intensiven Studienphase und das XR-Team nutzt die neueste Technologie, um seine Fähigkeiten zur Unterstützung zukünftiger Missionen zum Mond zu entwickeln, zu testen und zu untersuchen.

„Wir verwenden Virtual-Reality-Simulationen, um Designideen für Mondsysteme wie Argonaut zu testen und vermeiden dabei die üblichen Kosten und die Logistik für den Bau und Einsatz realer Prototypen“, sagt Tommy Nilsson, Forschungsmitarbeiter bei der Europäischen Weltraumorganisation. „Indem wir Teile des Argonaut-Betriebs simulieren und den Input von Experten einholen, entdecken wir, wie virtuelle Realität seine Entwicklung mitgestalten kann“, fügt er hinzu.

Bauen Sie Ihre eigene Mondlandschaft

Der erste Schritt bestand darin, eine realistische Virtual-Reality-Darstellung der Mondsüdpolregion zu erstellen – ein möglicher geeigneter Landeplatz für die erste Artemis-Mission, die Menschen auf dem Mond landen sollte.

„Die Flexibilität der virtuellen Realität ermöglichte es uns, realistische Darstellungen des Mondgeländes zu erstellen und die einzigartigen Lichtverhältnisse des Mondsüdpols zu reproduzieren, was uns einen symbolischen „Sandkasten“ zur Verfügung stellte, in dem wir jedes virtuelle Mondoberflächenszenario visualisieren, simulieren und bewerten können “, sagt ESA-Doktorand Florian Dufresne.

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Das Team erstellte ein detailliertes virtuelles Modell einer virtuellen Konfiguration des Argonaut Lander, um zu untersuchen, wie es funktionieren und ob es benutzerfreundlich wäre. „Wir stellten sicher, dass die Sonde viele Details enthielt, um beurteilen zu können, wie sie funktionieren würde und welche Herausforderungen sie für die Benutzer mit sich bringen könnte“, sagt er.

Alexander Gerst im XR Lab

Der virtuelle Lander wurde dann in einer simulierten Mondumgebung platziert und 20 Experten, darunter Astronauten, Ausbilder, Ingenieure und Wissenschaftler, wurden eingeladen, Simulationen wie das Empfangen und Entladen von Fracht zu erleben und Feedback zum Design des Raumfahrzeugs zu geben.

„Unsere Arbeit hat gezeigt, dass VR-Technologie Ingenieurteams dabei helfen kann, Probleme in den frühen Entwurfs- und Entwicklungsphasen vorherzusehen und zu beheben und so später Zeit und Ressourcen zu sparen“, erklärt Leonie Bench, Doktorandin beim DLR.

an die Grenzen gehen

Der Einsatz von Virtual-Reality-Simulationen bei der Entwicklung von Raumfahrtsystemen hat zwar viele Vorteile, birgt aber auch einige Herausforderungen.

Virtual-Reality-Simulationen basieren in erster Linie auf akustischen und visuellen Hinweisen, die einige taktile Reaktionen, wie etwa das Gewicht und den Widerstand physischer Objekte, möglicherweise nicht genau wiedergeben. VR hat auch Schwierigkeiten, die Raumanzüge von Astronauten und die geringe Schwerkraft zu simulieren.

Um diese Einschränkungen besser zu verstehen, bereitet das XR-Team Tests zur Simulation des Argonauten unter Bedingungen geringer Schwerkraft im Parabelflug vor. Dies wird dazu beitragen, die Auswirkung der Mondgravitation auf VR-basierte Designbewertungen zu untersuchen und in Zukunft genauere Simulationen zu entwickeln.

ESA-DLR LUNA-Regolith-Testbetrieb im Bodenbereich

„Zukünftig wollen wir die LUNA-Anlage auch nutzen, um unsere VR-Szenarien in einer simulierten Mondumgebung für reale Mondtests zu simulieren und zu bewerten. Dies wird uns helfen, die Wirksamkeit von VR-basierten Studien mit realen Prototypentests zu vergleichen.“ „Letztendlich hoffen wir, durch die Kombination beider Methoden die Einschränkungen der virtuellen Realität, wie etwa den Mangel an physischer Interaktion, zu kompensieren“, erklärt Andrea Cassini, Direktor für Wissenschaft und Betrieb bei LUNA, Tomei.

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Er kommt zu dem Schluss: „Unser oberstes Ziel ist es, Virtual-Reality-Technologie in bemannte Monderkundungsprojekte zu integrieren und Europas Führungsrolle bei der Monderkundung zu stärken.“

Das Team hat kürzlich eine Datei veröffentlicht Papiermit weiteren Einzelheiten zur Studie und ihren Ergebnissen.