AMADEE-24 Mars simulation

Simulation von koordinierten Mensch-Maschine-Forschungsaktivitäten in marsähnlichem Terrain

AMADEE-24 ist eine Mars-Simulation in Armenien, die vom Österreichischen Weltraum Forum in Kooperation mit der Armenischen Weltraumagentur durchgeführt wird. Die Expedition ist der authentische Probelauf für die astronautische Erforschung des Roten Planeten und wird von einem speziellen Mission Support Center in Österreich geleitet. Dabei wird eine Crew von sechs hochqualifizierten Analog-Astronaut*innen mit Raumanzug-Prototypen Experimente durchführen, um zukünftige menschliche und robotische Marserkundungsmissionen vorzubereiten.

Die Simulation von Mensch-Roboter-Oberflächenaktivitäten auf dem Mars in terrestrischen Analoga hat sich zu einem effizienten Werkzeug entwickelt, um die bestmögliche Missionsarchitektur für diese komplexen Forschungseinsätze zu entwerfen. Derartige Explorationsmissionen erleichtern das Verständnis der Vorteile und Einschränkungen zukünftiger astronautischer Erforschung von beispielsweise Mond oder Mars. Sie sind ein Mehrwert für die Vorbereitung wissenschaftlicher Operationen, die in entfernten Gebieten stattfinden sollen, und helfen, die Einschränkungen und Möglichkeiten von Technologie und Arbeitsabläufen zu verstehen.

Der Teststandort in der Provinz Ararat wurden aufgrund ihrer geologischen und topografischen Ähnlichkeit mit dem Mars ausgewählt.
Die AMADEE-24-Mission hat folgende Ziele:

  • Das Geräteverhalten bei gleichzeitiger Verwendung von Instrumenten mit der Option von „Humans-in-the-Loop“, „Menschen als Teil des Arbeitsablaufs“ (durch zwei Raumanzug-Prototypen mit hoher Realitätsnähe, tragbare Systeme usw.) erforschen.
  • Die Entwicklung von Plattformen zum Testen von Lebenserkennungs- oder geowissenschaftlichen Techniken und von robotischen Unterstützungswerkzeugen für astronautische Missionen. Die Erstellung von Konzepten, die ein hohes Situationsbewusstsein für Unterstützungs-Teams ermöglichen, die nicht vor Ort sind.
  • Untersuchung des Analogons als Modellregion für sein Mars-Gegenstück.
  • Steigerung der Sichtbarkeit der Planetenwissenschaften und der menschlichen Forschungstätigkeit.
  • Entwicklung des Know-hows, um astronautische Missionen zum Mars bestmöglich zu managen: durch Bereitstellung eines realistischen Modells für ein Mission Support Center, Planung der Einsätze der Analog-Astronaut*innen und Erstellung eines umfassenden Rahmens für die Entscheidungsfindung.

AMADEE-24 Analog-Astronaut*innen

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Im Rahmen unseres Engagements für Sicherheit, Zusammenarbeit, Vertrauen und Integrität arbeiten wir aktiv daran, die internationalen Richtlinien und Standards für Analogforschung in unsere Praxis zu integrieren.

Zeitplan

Okt 2022Ausschreibung an Forschungsinstitutionen veröffentlicht
Feb 2023Auswahl der teilnehmenden Experimente und Institutionen
Mai 2023Experimenten-Ablauf – und Interaktion definiert, vorläufiges Design der Mission
31Aug – 03Sep2023A-24 Dress Rehearsal 1 (1. Training für die Mission; in Peuerbach bei Linz)
17-19 Nov 2023A-24 Crew Experimenten Training
26-28 Jan2024A-24 Dress Rehearsal 2 (2. Training für die Mission, Überprüfung der Einsatzbereitschaft von Experimenten und Ausrüstung; Hardware darf ab dann nicht mehr verändert werden)
Feb 2024Ausrüstung wird zum Testgelände transportiert
05Mar – 05Apr 2024AMADEE-24 Mission
April 2024Rücktransport von Missionsausrüstung
Sep 2024AMADEE-24 Wissenschafts-Workshop

ExploringTomorrow. ExploringMars
#AMADEE24 #simulateMars

Wissenschaftliche Experimente

NameKategorieInstitutionKurzbeschreibung
IAQHabitatTechnik/HabitatFrauenhofer WKI, DeutschlandMessung der Luftqualität im Habitat
Emotions in Extreme EnvironmentsHumanwissenschaften / PsychologieÖWF/Humanwissenschaften Universität Bielefeld, DeutschlandStrategien zur intrinsischen und extrinsischen Regulierung der Emotionen der Analog-Astronaut*innen durch Nutzung des CERQ-Fragebogens, Audioaufzeichnungen, Emotionslisten und Führen eines Emotionen-Logbuchs
FaR SiDeHumanwissenschaften / MedizinÖWF/Aouda Raumanzug-Prototyp Institut für Mechatronik, Universität InnsbruckÜberprüfung eines biomechanischen Modells der muskulären und kardiovaskulären Ermüdung. Durch „Motion Capture“, Kraftsensoren, Elektromyografie, Nahinfrarot-Spektroskopie und Spirometrie
GeoPrepGeowissenschaftenInstitut für Geologie, Mineralogie und Petrologie der Universität Innsbruck, ÖsterreichAuswerten und katalogisieren von Gesteinsproben, die am Testgelände gesammelt wurden, im Habitat. Durchführung einer petrologischen Analyse mit einfachen Werkzeugen (inkl. schneiden und polieren der Proben), Untersuchungen mit dem Mikroskop (optisch, Raman, Infrarot). Die Proben werden nach der Mission auch im Labor analysiert.
iROCSRobotikFH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Deutschland Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt, DeutschlandMobile sphärische Roboter oder tragbare Geräte werden zur Geländemodellierung der Wüstenumgebung (inkl. Erkennen und Katalogisierung von Hindernissen) und zur Probenentnahme eingesetzt.
MEROPHumanwissenschaftenInstituto Superior Técnico, Universität Lissabon, PortugalMensch-Roboter-Teleoperation. Getestet wird eine Schnittstelle, die den Analog-Astronaut*innen sowohl die Fernsteuerung als auch Direktsteuerung des Rovers MEROP erlaubt. Die Schnittstelle ermöglicht zudem eine Visualisierung der aktuellen Vorgänge für das Mission Support Center in Wien.
Staying AliveTechnik/HabitatZARM – Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation der Universität Bremen, DeutschlandGetestet wird ein Photobioreaktor, der als Luft-Revitalisierungskomponente des Lebenserhaltungssystems im Habitat dient. Er ist ausgestattet mit einem interaktiven Sensoren-Netzwerk. Getestet wird auch die Steuereinheit des Photobioreaktors. Das Experiment erforscht zudem die psychologischen Auswirkungen auf die Crew im Habitat, wenn das Lebenserhaltungssystem vom Mission Support Center ferngesteuert wird.
ALIXTechnikRadboud Universität, Niederlande Technische Universität Eindhoven, NiederlandeStandortbestimmung am Testgelänge an Hand von Radio-Interferometrie mit einer Genauigkeit im cm-Bereich. Zudem werden Messungen für eine Bodenempfangsstation (das Mission Support Center auf der „Erde“) im km-Bereich getestet.
SAMPLERobotikInstitut für Softwaretechnologie der TU Graz, Institut für Geodesie, TU GrazGetestet wird ein Rover, der semi-autonom unbekanntes Gelände überqueren kann. Ferngesteuert sammelt er Gesteinsproben und transportiert diese zum Habitat.
RAMSESRobotikUniversität Klagenfurt Institut für Produktionswissenschaften, TU Graz Joanneum Research, GrazGetestet wird ein vollständig autonomes, multi-sensor-basiertes Helikoptersystem, das von einer Ladestation auf einem Mars-Rover abheben kann. Der Helikopter führt Luftaufklärung von interessanten Geländepunkten oder autonome Geländekartierungen durch und landet anschließend wieder auf dem Rover, um sich aufzuladen.
Hort3SpaceLebenswissenschaftenENEA (Italienische Nationalagentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung):
  • Biotechnology Laboratory, Casaccia Research Center
  • BIOAG (Abteilung Biotechnologie und Agroindustrie)
La Sapienza Universität Rom: DIMA (Department of Mechanical and Aerospace Engineering
Getestet wird ein automatisierter, mehrstöckiger Prototyp zum Anbau von Kräutern. Die Einheit ist ein steriler Zuchtraum, der sich selbst entfaltet. Zudem ist sie mit LED-Leuchten ausgestattet, die die spezifischen Anforderungen von agrarischem Anbau erfüllen. Bewertet wird die Kultivierungsleistung dieser Einheit.
HUMANISEHumanwissenschaften / RobotikManeesh Verma

Masaryk Universität, Kamenice, Tschechien ISAE
Verglichen werden verschiedene Formen der Fernsteuerung, die eine Interaktion von Gehirn und Computer erfordern, wie „Augmented Reality“ oder Gamepads. In weiterer Folge soll dadurch die Arbeitslast für Analog-Astronaut*innen vermindert werden. Damit sollen plattform-unabhängig und KI-unterstützt Roboter möglichst effizient von Menschen gesteuert werden.
PRESSUREHumanwissenschaftenUniversität Cádiz, Labor für Neuropsychologie und Experimentale Psychologie, SpanienSimuliert wird eine Notfall-Situation, bei der gleichzeitig technische und medizinische Probleme auftreten, sodass einer Stress-Situation für die Crew entsteht: Die Teams am Testgelände und im Mission Support Center müssen während eines Außenbordeinsatzes der Analog-Astronaut*innen eine Rettungsaktion ausführen.
GENES4MARSHumanwissenschaftenInstitut für Biomedizin und Pharmazie der Russisch-Armenischen Universität
Institut für Molekularbiologie NAS RA
Armenien
Überwachung der Leistung und des Gesundheitszustands von Astronaut*innen mit einem automatisierten EKG und Untersuchung der Veränderungen der mit Gesundheitsrisiken verbundenen Genexpressionsmuster in Blut- und Urinproben von Astronauten
GEOS-24GeowissenschaftenÖsterreichisches Weltraum Forum, Universität Innsbruck, ÖsterreichAnwendung der Explorationskaskade und Probennahmestrategie, Geomapping und IR/RAMAN-Spektroskopie
AVAWT
(unabhängiges Experiment)
TechnikBazoomq Space Research Laboratory
Armenia
Stromerzeugung und Messung der Windgeschwindigkeit mit einer Windturbine. Erprobung einer strukturellen Verbesserung der Turbine zur Steigerung des Wirkungsgrads.

Experiment Spotlight Videos

Mission architecture

Bild 1: Konzeptionelle Architektur der AMADEE-24-Expedition: Eine 10-minütige Zeitverzögerung spiegelt die Signallaufzeit zwischen Erde und Mars wider. Das Mission Support Center in Wien/Österreich ist der einzige Kontakt zwischen „Erde“ und „Mars“.

Die Explorations-Kaskade

AMADEE-20 habitat in Israel. Similiar set-up could be use for AMADEE-24 Mars simulation.
(c) OeWF (Florian Voggender)
(c) OeWF (Florian Voggender)

Im Mittelpunkt der AMADEE-24-Expedition steht das Zusammenspiel der jeweiligen Instrumente und Experimente, die für Mensch-Roboter-Marsmissionen relevant sind. Ausgehend von der Forschungsfrage, wie Biomarker identifiziert werden können, was wiederum traditionell auf der Charakterisierung des (paläo-)geowissenschaftlichen Umfelds basiert, werden die Experimente so ausgewählt, dass sie einen realistischen Ablauf von Aktivitäten widerspiegeln.

Diese Strategie basiert auf der „Explorationskaskade“, einem Algorithmus, der eine effiziente Einsatzreihenfolge definiert und den Rahmen für folgende Fragen vorgibt: „Welches Instrument muss wo und wann aktiv sein? Zu welchen Datensätzen führt diese Reihenfolge? Welches Wissen wird dadurch generiert? Zu welcher Art von Input für die taktische Flugplanung führt das?“

Planning discussion at the MSC during AMADEE-20. The AMADEE-24 Mars simulation will be directed by a MSC.
Planungsgespräch im MSC während der Mission AMADEE-20.

Wie von Neveu et al. (2018) vorgeschlagen, müssen Messungen zur Entdeckung von Lebensspuren empfindlich, kontaminationsfrei hinsichtlich der Abwesenheit von Störsignalen sowie reproduzierbar sein. Ein oder mehrere Merkmale müssen nachweisbar, erhalten, zuverlässig und mit dem Leben auf der Erde kompatibel sein. Die Experimente werden gemäß einem Flugplan geplant, der die Ressourcen, den Ort und das Timing definiert sowie die Verarbeitungspipeline zwischen der Datenerfassung im Feld, der Datenübertragung und der Integritätsprüfung und der anschließenden Interpretation in nahezu Echtzeit zur Formulierung einer Hypothese berücksichtigt. Dies führt dann zu einem wissenschaftlichen Input in die taktische Flugplanung für die Crew der Analog-Astronaut*innen.

Weitere Informationen / Links:

AMADEE-24 Partners

AMADEE-24 MARS SIMULATION
IN KOOPERATION MIT

Logo Armenian Space Agency & Armenian Space Forum


WIRD UNTERSTÜTZT VON

AMADEE-24 is supported by Gebrüder Weiss, Fortis, EasyMotionSkin, Thomas Krenn, Lancom Systems, Afro-Coffee, Land Tirol, X-Bionic, Land Oberösterreich


Fortis (official timekeeper for AMADEE-24), Thomas Krenn, Land Tirol, Gebrüder Weiß (logistics partner),
EasyMotionSkin (official training provider), Land Oberösterreich, XBionic, AfroCoffee

Copyright information:
Header image: OeWF (Florian Voggeneder)

Dieser Artikel ist auch verfügbar auf: Englisch

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