Eine Reihe von Missionen sind für den Mond bestimmt, bevor dieses Jahrzehnt vorbei ist. Neben dem Artemis-Programm haben auch die European Space Agency (ESA), die China National Space Agency (CNSA), Roscosmos und andere Weltraumorganisationen ehrgeizige Pläne. Dazu gehören das Senden von Robotermissionen, um die lokale Umgebung zu charakterisieren, Ressourcen auszukundschaften und den Weg für dauerhafte menschliche Außenposten zu ebnen.
Die Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) hat auch einige sehr interessante Mondmissionen im Blick. JAXA arbeitet nicht nur mit der NASA im Artemis-Programm zusammen und hilft bei der Entwicklung des Lunar Gateway, sondern hat auch die radikale Idee, einen sich verwandelnden Rover zum Mond zu schicken. Die von diesem Rover gesammelten Daten werden verwendet, um das Design eines unter Druck stehenden Rovers zu unterstützen, der eine anhaltende menschliche Präsenz auf dem Mond ermöglicht.
Angefangen hat alles im Jahr 2016, als Weltraumforschungs-Innovationszentrum von JAXA einen Request for Proposals (RFP) für Mondexplorationskonzepte herausgegeben. Bis 2019 führte dies zu einer konzeptionellen Studie für einen bemannten, druckbeaufschlagten Rover, der den Artemis-Astronauten (und Partner-Weltraumagenturen) die Möglichkeit geben würde, Aktivitäten außerhalb des Fahrzeugs (auch bekannt als „Moonwalks“) weit weg von einem Oberflächenlebensraum oder einer Landung durchzuführen Seite? ˅.
Das transformierende Roboterkonzept vor der Transformation (links) und danach (rechts). Bildnachweis: JAXA/TOMY/Sony/Doshisha University
Sasaki Hiroshi, Vizepräsident von JAXA, erklärte kürzlich in einer JAXA Pressemitteilung , spielte auch die Entscheidung der japanischen Regierung, 2019 am Artemis-Programm teilzunehmen, eine entscheidende Rolle:
„Auf der Grundlage der Entscheidung hat JAXA die Missionsentwicklung und Systemstudien zur internationalen Weltraumerkundung mit Zielen auf Mond und Mars gefördert, indem japanische Technologien und Kenntnisse gesammelt wurden. Insbesondere der bemannte Druckrover wird eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Mobilität auf der Mondoberfläche für nachhaltige Explorationsaktivitäten spielen.
'Die Daten über die Mondoberfläche können mithilfe des wandelbaren Mondroboters gewonnen werden, der eine Produktion des Space Exploration Innovation Hub und der Mondlandemissionen des kommerziellen Unternehmens ist. Indem wir die Daten optimal nutzen, werden wir die Studie über den bemannten Druckrover sicherlich fortsetzen.“
Ein wesentlicher Aspekt dieser Studie war die Entwicklung der autonomen Fahr- und Cruising-Technologie. Dies ist notwendig, wenn Sie durch die unbekannte und einzigartig herausfordernde Mondumgebung navigieren, in der die lokale Schwerkraft etwa 1/6 der Erdanziehung beträgt und die Oberfläche mit bedeckt ist extrem feiner Regolith („Mondstaub“). Das Studienteam kam jedoch auch zu dem Schluss, dass mehr Daten über die Mondoberfläche benötigt werden, bevor eine solche Technologie realisiert werden kann.
Infolgedessen ist JAXA im Jahr 2021 eine Partnerschaft mit dem Firma TOMY (ein Spielzeughersteller), Elektronikriese Sony , und Ingenieure von Doshisha-Universität um gemeinsam einen ultrakompakten und ultraleichten Robotik-Explorer zu entwickeln. Das resultierende Design beinhaltete Miniaturisierungstechnologien von TOMY und der Doshisha University, elektronische Steuerungssysteme von Sony und weltraumbezogene Entwicklungstechnologien von JAXA.
Illustration von NASA-Astronauten auf dem Mondsüdpol. Bildnachweis: NASA
Tomimaya Kantaro, Chairman und CEO von TOMY, wurde ebenfalls in der JAXA-Pressemitteilung zitiert. Die von seinem Großvater gegründete Spielwarenfirma ist, wie er sagte, bestens geeignet, um komplexe Robotersysteme zu entwickeln:
„‘Nur in einem Land mit fortschrittlicher Wissenschaft und Technologie kann Spielzeug verbessert werden.“ Das sind die Worte meines Großvaters, des Firmengründers. Unser Einfallsreichtum, fortschrittliche Wissenschaft und Technologie bekannter zu machen, und unsere einzigartigen Ideen und Technologien als Spielzeugunternehmen haben viele Kinder überrascht und beeindruckt. Ich glaube, dass wir als Spielwarenunternehmen das Know-how haben, Kinder besser als jeder andere anzuziehen.
„Seit der Gründung produzieren wir Spielzeug mit sicherer und zuverlässiger Qualität, handwerklichem Geist, Liebe zum Detail, flexibler Fantasie und vor allem einem starken Willen, Kinder zum Lächeln zu bringen. Ich hoffe aufrichtig, dass wir sie bei dieser Gelegenheit zur Weltraumforschung nutzen und das Interesse der Kinder für Naturwissenschaften einschließlich des Weltraums wecken.“
Am wichtigsten ist, dass sich der Roboter so verwandeln kann, dass er ultrakompakt und ultraleicht ist, was den Start kostengünstiger macht und deutlich weniger Transportvolumen erfordert. Während des Fluges wird der Roboter in seiner kompakten Konfiguration an Bord verstaut und verwandelt sich dann in seine Rover-Konfiguration, sobald er mit einem Mondlander zum Mond gebracht wird.
Wie Sie in Abb. 1 (oben gezeigt) sehen können, hat der Roboter ein kugelförmiges Design mit Rädern, die zusammenklappen und sich horizontal entlang eines zentralen Chassis erstrecken. Im Chassis ist auch eine Wissenschaftssuite enthalten, sowie ein Bremsarm, der den Rover aufrecht hält, wenn er nicht in Bewegung ist. Während es über die Mondoberfläche reist, sammelt es Bilder der Mondoberfläche, um ihre Merkmale zu kartieren und das Verhalten seines Regoliths zu charakterisieren.
Der Lander wird von der kommerziellen Mondexplorationsfirma mit Sitz in Tokio bereitgestellt ispace , ein Unternehmen, das aus der Google Lunar XPRIZE Wettbewerb – bei dem sie einer der fünf Finalisten (Team HAKUTO) waren. Im April 2021 wurde das Unternehmen nach einem offenen Bieterverfahren von JAXA ausgewählt, um Mondtransportdienste und Datenerfassung für ihre Robotermission bereitzustellen.
Vorgesehen M1 (geplant für 2022) wird ispace den sich verwandelnden Rover im Rahmen seiner HAKUTO-R Programm – das weltweit erste kommerzielle Mondforschungsprogramm. Der Lander wird auch Bilder von der Oberfläche machen und als Relais mit Missionscontrollern auf der Erde fungieren. Die resultierenden Daten werden dann verwendet, um einen Lokalisierungsalgorithmus zu entwickeln und die Auswirkungen zu bestimmen, die ein bemannter druckbeaufschlagter Rover auf den lokalen Regolith haben wird.
Dies ist eine wichtige Überlegung, da Mond-Regolith extrem abrasiv ist und an allem haftet (als Folge der statischen Aufladung), was verheerende Auswirkungen auf die Missionshardware und die Gesundheit der Astronauten haben kann. Da der Mond ein luftloser Körper mit nur 1/6 Erdgravitation ist, können Staubwolken, die von Landern, Rovern und anderen Fahrzeugen erzeugt werden, große Entfernungen zurücklegen und anderswo Störungen verursachen.
In der Zwischenzeit wird JAXA weiterhin Studien zu Monderkundungstechnologien und Landemöglichkeiten durchführen, die sie in Zusammenarbeit mit anderen Weltraumbehörden und kommerziellen Partnern durchführen möchte.
