MICU

Mineral Investigation Camera using Ultra-Violet

Unser Weg zum Mond

2018 eroberte KSat mit PAPELL die ISS, 2019 mit BUBBLE die Atmosphäre und mit SOURCE werden wir den Orbit erobern. Doch das ist nicht genug. Mit unserem neuesten Projekt MICU fassen wir das nächstgrößere Ziel ins Auge, den Mond. MICU (Mineral Investigation Camera using Ultra-Violet) ist ein Experimenten-Modul (Payload), mit der wir dies erreichen wollen. Im April 2020 veröffentlichte die NASA die sogenannte „Honey, I shrunk the Payload“ Challenge für eine Payload auf einem kleinen Mond-Rover, der in einer noch nicht bestimmten Mondregion operieren soll. Durchgeführt wird dies im Rahmen der Artemis Mission, als Vorbereitung auf die bemannten Mond-Missionen ab 2024. Der Schwerpunkt des Wettbewerbs liegt auf der Entdeckung und Bestimmung von Mondressourcen. MICU soll mittels ultravioletter (UV) Strahlung durch LEDs Mondgestein zum Fluoreszieren bringen, welches wir dann mit einer Kamera detektieren. Der bordeigene Bildprozessor analysiert die Bilder auf eine mögliche Fluoreszenz. Die vielversprechenden Bilder werden für den Downstream zur Erde zur erweiterten Mineralienklassifizierung freigegeben. Die Challenge ist in zwei Phasen aufgeteilt. In Phase 1 konnten wir uns gegen mehr als Hundert anderer Ideen durchsetzen, und bekamen den 2. Platz und 15.000 $, um die Idee weiter auszuarbeiten. Mit Nachdruck haben wir in den letzten Wochen trotz der widrigen Bedingungen durch Covid-19 ambitioniert an unserem Projekt gearbeitet, um uns Anfang Januar mit unserer Ausarbeitung auf Phase 2 zu bewerben. Nun heißt es gespannt abwarten, ob wir mit MICU bald den Mond auf einem Miniatur Mond-Rover erkunden können. Parallel arbeitet das ganze Team an MICU weiter. Aktuell sind das 24 Mitglieder, die sich in vier Teams aufgeteilt haben. Das Team Science beschäftigt sich mit der Fluoreszenz von Mineralien; Electronics und Mechanics entwerfen auf Grundlage der Anforderungen von Science die hardwarespezifischen und strukturellen Komponenten. Software entwickelt das Betriebssystem, sowie eine Mineral-Map; quasi eine Datenbank aus fluoreszierenden Mineralien. Die Datenbank können wir mit Unterstützung des Naturkundemuseums Stuttgart erstellen. So wird es uns möglich sein, die Bilder des Mondes mit denen unserer Datenbank abzugleichen.

MICU im Überblick

Das Experiment

MICU soll mittels UV-LEDs die Mineralien auf dem Mond zur Fluoreszenz anregen und dies mit einer zusätzlichen Kamera detektieren. Dabei reicht unser UV-Spektrum vom höherwelligen UV-C Bereich ab etwa 250 nm über den UV-B Bereich bis hin zur Grenze des für den Menschen sichtbaren Bereichs mit UV-A. Um eine Aussage darüber treffen zu können welche Mineralien auf dem Mond vorliegen, werden die Bilder mit einer Mineral-Map verglichen.

Die Technologie

Die Fluoreszenz ist der unmittelbare Effekt der Photonenemission nach der Beleuchtung im UV-Spektrum. Dabei regt das einfallende UV-Licht Elektronen im Grundzustand zum Sprung in einen höheren Energiezustand an. Nach diesem Vorgang fällt das Elektron wieder in seinen Grundzustand zurück und sendet ein Lichtteilchen (Photon) aus. Die Wellenlänge dieses Photons ist höher und hat somit eine niedrigere Energie als die Wellenlänge des Anregungslichts. Diesen Vorgang nutzen wir, um die Fluoreszenz der Mineralien zu detektieren. Die erste Bildverarbeitung erfolgt dabei in einem FPGA auf unserem Mond-Modul. Falls eine Fluoreszenz zu erkennen ist, gibt der FPGA zur weiteren Verarbeitung auf der Erde zum Downstream bereit. Die empfangenen Daten werden mit den Bildern in einer vorab erstellten Mineral-Map verglichen.

Honey, I shrunk the NASA Payload

NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Südkalifornien veranstaltete einen öffentlichen Wettbewerb zur Entwicklung miniaturisierter Nutzlasten für zukünftige Mondmissionen. Die Herausforderung „Honey, I Shrunk the NASA Payload“ sucht nach Instrumentendesigns, die eine nachhaltige menschliche Präsenz auf dem Mond unterstützen, die Nutzung der dort gefundenen Ressourcen demonstrieren und neue wissenschaftliche Erkenntnisse ermöglichen können. Für die zukünftige Erkundung des Mondes und darüber hinaus werden Werkzeuge in allen Formen und Größen benötigt – von großen Orbitalsonden bis hin zu winzigen Rovern. Neben den derzeit geplanten wissenschaftlichen Rovern könnte NASA eines Tages noch kleinere Rovers entsenden, um die Mondoberfläche besser zu erkunden. Diese kleinen Roboter würden Flexibilität für die Mission bieten und wichtige Informationen über die Mondoberfläche, ihre Ressourcen und die Umwelt sammeln. Die von diesen Rovern gesammelten Daten wären wertvoll für zukünftige Mondprojekte und das Artemis-Programm von NASA.

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Mehr zum Thema

Fluoreszenz

Bestrahlt man Mineralien mit ultraviolettem Licht, so kann man feststellen, dass manche Mineralproben mehr oder weniger stark in den verschiedensten Farben leuchten. Diese Erscheinung nennt man Fluoreszenz.

Die Fluoreszenz wurde zum ersten Mal beim Fluorit – einem Calcium-Fluorid – beobachtet (daher auch die Bezeichnung). Fluoreszenz beginnt sofort mit der Anregung durch die Lichtquelle und endet auch mit ihr (im Gegensatz dazu ist Phosphoreszenz ein Nachleuchten). Unter Tageslicht-Fluoreszenz versteht man eine Fluoreszenz, die durch den UV-Anteil im natürlichen Licht verursacht wird und z.B. manche Fluorite unter natürlichem bzw. künstlichen Licht andersfarbig erscheinen lässt.

Wir suchen dich!

Hat MICU dein Interesse geweckt? Wir sind immer auf der Suche nach neuen Mitgliedern!

Egal ob du gerade im 1. Semester anfängst oder schon Raumfahrtexperte bist und egal, was du studierst: Wir finden für alle eine spannende Position in unserem Team. Alle unsere Projekte sind in Subsystemen organisiert, die für verschiedene Teilbereiche verantwortlich sind. Falls du jetzt schon weißt, worauf du Lust hast kontaktiere uns!

Eine Teilnahme an MICU ist aufgrund der Beendigung des Projektes nicht mehr möglich, aber es gibt immer nachfolgende Projekte, bei denen du frisch einsteigen kannst.

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