TRIPLE-FRS - Entwicklung des Vorfelderkundungssystems für die TRIPLE-Schmelzsonde zur Navigation und zur Detektion des Eis-Wasser-Übergangs zu subglazialen Flüssigkeitsreservoirs (Teilvorhaben RWTH Aachen)

Abstract

Die Eismonde in unserem Sonnensystem, insbesondere der Jupitermond Europa und der Saturnmond Enceladus, stellen aus astrobiologischer Perspektive äußerst faszinierende Ziele für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. Um Schlüsseltechnologien für Raumfahrtmissionen zur Erforschung des Ozeans von Europa zu entwickeln, hat die Deutschen Raumfahrtagentur im DLR die TRIPLE-Projektlinie (Technologies for Rapid Ice Penetration and Subglacial Lake Exploration) ins Leben gerufen. Im Mittelpunkt dieser Entwicklungen stehen drei Hauptkomponenten: eine Schmelzsonde, ein kleines autonomes Unterwasserfahrzeug und ein astrobiologisches Labor. Die gesamten TRIPLE-Systeme sollen abschließend in einem terrestrischen Analogszenario, in einem subglazialen See in der Antarktis, wie beispielsweise in der Dome C Region, demonstriert werden. Für den Erfolg einer solchen Mission ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Schmelzsonde Hindernisse auf ihrem Weg durch das Eis sowie die Grenzschicht zwischen Eis und eingeschlossenem Wasser effizient erkennt. Dadurch soll ein Verlust des Systems durch Festfahren oder zu tiefes Eindringen in den Wasserkörper vermieden werden. Zu diesem Zweck wurde im TRIPLE-FRS (Forefield Reconnaissance System) ein hybrides Vorfelderkundungssystem speziell für den Einsatz in Schmelzsonden entwickelt. Es kombiniert ein Sonar mit einem Radar, um eine hohe Robustheit der Vorfelderkundung sowohl im Eis als auch in wassergefüllten Spalten zu gewährleisten. Als zusätzliche Komponente ist eine Permittivitätssensorik integriert, um die usbreitungsgeschwindigkeit der Radarwellen im Eis kalibrieren zu können. In einem ersten Entwicklungsschritt wurden alle Systeme des FRS in eine Trägersonde integriert und die Funktion der Vorfelderkundung erfolgreich auf Alpengletschern validiert und demonstriert.