VR rendering of the Argonaut lunar lander

Virtuelle Realität erweckt den Argonaut-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-Mondlandekonzept der ESA im Europäischen Astronautenzentrum zum Leben zu erwecken.

Argonaut ist ein Mondlander, der noch in diesem Jahrzehnt wissenschaftliche Instrumente und Fracht zum Mond bringen wird. Die an den Simulationen beteiligten Auszubildenden und Wissenschaftler sind Teil des Extended Reality (XR) Laboratory der ESA, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR und der Initiative Spaceship EAC.

Mondbasis

Während wir versuchen, unser Universum weiter zu erforschen und unabhängigen Zugang zum Weltraum zu erlangen, bleibt die Monderkundung ein wichtiger Teil der Ambitionen der ESA und eine gute Basis für die Erprobung von Frachtoperationen, ressourceninternen Technologien 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 VR-Simulationen, um Designideen für Mondsysteme wie Argonaut zu testen und vermeiden dabei die üblichen Kosten und die Logistik für den Bau und Einsatz echter Prototypen“, sagt ESA-Forscher Tommy Nilsson. „Indem wir Teile der Funktionsweise von Argonaut simulieren und den Input von Experten einholen, entdecken wir, wie die virtuelle Realität seine Entwicklung mitgestalten kann“, fügt er hinzu.

Bauen Sie Ihre eigene Mondlandschaft

Der erste Schritt bestand darin, eine realistische VR-Darstellung der Südpol-Mondregion zu erstellen – ein praktischer und wahrscheinlicher Landeplatz für die erste Artemis-Mission, die Menschen auf den Mond brachte.

„Die Flexibilität der virtuellen Realität ermöglichte es uns, eine realistische Darstellung des Mondgeländes zu erstellen und die einzigartigen Lichtverhältnisse des Südpols des Mondes nachzubilden, was uns einen figurativen „Sandkasten“ zur Verfügung stellte, in dem wir jede hypothetische Mondoberfläche visualisieren, simulieren und bewerten konnten Szenario“, sagt ESA-Doktorand Florian Dufresne.

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Das Team erstellte ein detailliertes virtuelles Modell einer hypothetischen Argonaut-Landekonfiguration, um deren Betrieb und Benutzerfreundlichkeit zu untersuchen. „Wir stellten sicher, dass der Lander über viele Details verfügte, um beurteilen zu können, wie er funktionieren würde und welche Herausforderungen er für die Benutzer mit sich bringen könnte“, sagt er.

Alexander Gerst im XR Lab

Der virtuelle Lander wurde dann in der simulierten Mondumgebung platziert und 20 Experten, darunter Astronauten, Ausbilder, Ingenieure und Wissenschaftler, wurden eingeladen, Simulationen wie den Empfang und das Entladen von Fracht auszuprobieren und ihre Meinung zum Design des Landers abzugeben.

„Unsere Arbeit hat gezeigt, dass VR-Technologie Ingenieurteams dabei helfen kann, Probleme in den frühen Phasen des Entwurfs und der Entwicklung vorherzusehen und zu lösen und so in Zukunft Zeit und Ressourcen zu sparen“, erklärt Leonie Bensch, Doktorandin am DLR.

An die Grenzen gehen

Der Einsatz von VR-Simulationen bei der Entwicklung von Raumfahrtsystemen hat zwar viele Vorteile, birgt aber auch gewisse Herausforderungen.

VR-Simulationen basieren in erster Linie auf akustischen und visuellen Hinweisen, die bestimmte taktile Reaktionen, wie etwa das Gewicht und den Widerstand physischer Objekte, möglicherweise nicht genau wiedergeben. Auch die virtuelle Realität hat Schwierigkeiten, Astronauten-Raumanzüge und niedrige Schwerkraft zu simulieren.

Um diese Einschränkungen besser zu verstehen, testete das XR-Team seine Argonautensimulation unter Bedingungen reduzierter Schwerkraft auf einem Parabelflug. Dies wird dazu beitragen, die Auswirkungen der Mondgravitation auf Designbewertungen auf Basis virtueller Realität zu untersuchen und in Zukunft genauere Simulationen zu entwickeln.

ESA-DLR LUNA Regolith Test Bed Area Operations

„In Zukunft wollen wir die LUNA-Anlage auch nutzen, um unsere VR-Szenarien in einer simulierten Mondumgebung eines tatsächlichen Mondprüfstands zu emulieren und zu bewerten. Dies wird uns helfen, die Wirksamkeit VR-basierter Studien mit realen Prototypentests zu vergleichen. Letztlich hoffen wir, durch die Kombination beider Methoden die Einschränkungen der virtuellen Realität, wie zum Beispiel die fehlende physische Interaktion, zu kompensieren“, erklärt Andrea Casini, wissenschaftlicher und operativer Leiter von LUNA.

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„Letztendlich besteht unser Ziel darin, VR-Technologie in bemannte Monderkundungsprojekte zu integrieren und Europas Führungsrolle bei der Monderkundung zu stärken“, schließt er.

Das Team hat kürzlich eine veröffentlicht PapierBereitstellung weiterer Details zur Studie und ihren Ergebnissen.

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