Außerirdische Sandkastenspiele

"Wir sind in der Testhalle des Instituts für Raumsimulation des DLR in Köln, und wir stehen vor einer Rover-Testanlage. Das ist ein Becken, drei mal sechs Meter groß, und das ist gefüllt mit einem feinen Material - homogen -, und da lassen wir Prototypen von Planetenrovern fahren."

Neben dem Sandkasten kniet Lutz Richter vom DLR. Und im Kasten, da befindet sich "Solero", ein Solar Powered Exploration Rover. Er besteht nicht aus viel mehr als einem Fahrgestell, auf dem oben Solarzellen liegen. Das etwa einen Meter lange Modell fährt mit Schrittgeschwindigkeit im Sand auf und ab und soll zeigen, ob ein so konstruiertes Fahrzeug auch auf dem Mars fahrtüchtig wäre.

"Das ist so, dass vorneweg ein einzelnes Rad ist, und dann auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs sind noch mal zwei Räder jeweils. Und ganz hinten am Ende in der Mitte sitzt ein weiteres Rad, das sechste Rad.

Und wenn ich sechs Räder verwende und die dann noch flexibel aufhänge am Fahrgestell, durch eine bestimmte Radaufhängung, dann kann das Fahrzeug sehr gut über Steine fahren, ohne dass es selber sich zu stark neigt."

"Solero" ist ein so genannter Demonstrator, der selbst nie zum Einsatz kommen wird, jedenfalls nicht außerhalb dieses irdischen Sandkastens in Köln-Porz. Die Lektionen, die Lutz Richter und seine Kollegen vom Institut für Raumsimulation hier lernen, sollen jedoch beim Bau von ExoMars behilflich sein. Dahinter verbirgt sich Europas erster Marsrover, der 2011 über die rote Steinwüste unseres Nachbarplaneten rollen soll.

"Der größte Aspekt bei den Rädern für Marsrovern ist: Sie müssen genügend Traktion - Vortriebskraft demnach - liefern auf dem Bodenmaterial, das wir haben. Und deswegen müssen die Räder im Prinzip möglichst groß sein im Durchmesser. Aber das ist ein Platzproblem. Je kleiner ein Rad, desto eher sinkt es ein, weil einfach dann die Fläche zwischen Rad und Boden dann auch klein ist, und dann ist der Druck sehr groß unter dem Rad bei einer konstanten Gewichtskraft. Man muss also die Kontaktfläche zwischen Rad und Boden möglichst groß machen. Und deswegen muss man mit Tricks versuchen, auch mit vergleichsweise kleinen Rädern möglichst wenig einzusinken."

Gummireifen kommen auf dem Mars nicht in Frage, weil diese bei den niedrigen Temperaturen fest würden. Die kosmische Strahlung ließe sie zudem spröde werden. Außerdem würde über einen längeren Zeitraum der Druck entweichen. Bleiben nur Metall-Reifen. Deren Vergrößerung jedoch sind durch die Abmessungen der Raumsonde Grenzen gesetzt.

"Wenn ich das nicht mehr machen kann aus Platzgründen, dann wollen wir etwas durchführen für das neue Rad, für ExoMars, was wirklich neu ist für unbemannte Rover, nämlich ein flexibles Rad zu konstruieren, was sich also verformt. Also ein weiches Rad. Unter dem Rad ist es dann flach durch die Verformung. Wir haben eine größere Auflagefläche von einem verhältnismäßig kleinen Rad durch diesen Trick. Und damit verhindern wir auch größere Einsinktiefen."

Lutz Richter drückt auf die Außenseite eines Rades, um zu demonstrieren, wie es sich verformt. Die weichen Räder aus Metall geben nicht viel nach, nur wenige Zentimeter. Doch dies ist erst die erste Version, die bis zum endgültigen ExoMars-Rad noch verbessert werden muss, so dass die Räder am Ende noch mehr nachgeben.

"Das ist also eines der Prototypräder, die wir schon entwickelt haben. Man hat praktisch so eine Art Reifenquerschnitt, Torus, was hier herum läuft um eine starre Scheibe, was die Radnabe ist. Und die Metallfedern sind Stahlbleche, Federstahlbleche, die eben hier gewickelt, gewunden sind, und die bilden das elastische Reifenelement. Und außen rum ist der Laufring mit Profilen."

Im Herbst wird eine einjährige Studienphase beginnen, in deren Verlauf sich das DLR und die europäische Weltraumagentur ESA darüber klar werden wollen, wie Europas Marsräder aussehen sollen, wie groß sie sein und wie sie aufgebaut sein werden. In fünf Jahren dann soll ExoMars mit Hilfe von sechs dieser Räder über den Mars rollen, mit einem Bohrer in den Boden eindringen, Proben entnehmen und nach früherem Leben auf unserem Nachbarn im All suchen.