Testexperimente zur akustischen Navigation in Eis und Wasser für ...

1 Einführung
Im Zuge der Widerlegung des Geozentrischen Weltbildes durch die grundlegenden Arbeiten
von Nikolaus Kopernikus im 16. Jahrhundert hat sich das Bild der Menschheit und
deren Stellung im Universum grundlegend geändert. Spätestens seit der Renaissance hegen
sich nicht nur Zweifel daran, dass der Mensch im Mittelpunkt des Universums steht,
sondern auch an der Einzigartigkeit des Lebens auf unserem Planeten. Die Suche nach
extra-terrestrischem Leben wurde jedoch erst mit modernen Teleskopen und Raumsonden
möglich. Dabei macht die Größe und Vielzahl der möglichen Habitationen die Suche
komplex. Hieraus ergeben sich Fragen nach den grundlegenden Bedingungen, die zur
Entstehung von Leben beitragen.
In der Südpolarregion des Saturn-Mondes Enceladus existieren aktive kryovulkanische
Geysire. Unter der Oberfläche aus Eis wird flüssiges Wasser vermutet, das durch erhebliche
Gezeitenkräfte des Saturn eine ständige Energiezufuhr erfährt [23]. Die Raumsonde
Cassini konnte im Jahr 2008 die Zusammensetzung der durch die Geysire ausgeworfenen
Eispartikel untersuchen und fand organische Materialien [1]. Diese günstigen Bedingungen
machen Enceladus zu einem interessanten Kandidaten für die Suche nach Leben in
unserem Sonnensystem außerhalb der Erde.
Zur Klärung der Frage, ob Mikroorganismen auf Enceladus leben, ist eine Mission zum
Enceladus notwendig, die Proben aus den kryovulkanischen Spalten analysieren kann.
Um die Machbarkeit einer solchen Mission zu erforschen, wurde durch das Forschungszentrum
der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Enceladus
Explorer (EnEx) Projekt ins Leben gerufen.
Zur Probennahme ist eine autonom navigierende Eisschmelzsonde vorgesehen. Der in
der Entwicklung befindliche ”
IceMole “ ist ein Prototyp einer solchen Sonde. Er soll im
Winter 2013/14 am Taylorgletscher in der Antarktis getestet werden, indem eine wasserführende
Spalte angebohrt und kontaminationsfrei eine Wasserprobe genommen wird.
Die autonome Navigation durch das Eis der Oberfläche erfordert die genaue Kenntnis der
Position der Sonde und der Beschaffenheit des Vorfeldes. Dies soll mit Hilfe eines akustischen
Positionssystems und eines Systems zur Vorfelderkundung durch Ultraschallsignale
realisiert werden. Die hierfür in den Kopf der Sonde integrierten Ultraschallsensoren
müssen unter möglichst realistischen Testbedingungen optimiert werden.
Ziel dieser Arbeit ist der Aufbau eines effizienten Messplatzes zum Test des akustischen
Positionierungs Systems und die Aufnahme von Testdaten zur Optimierung des Systems
zur Vorfelderkundung.
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