Dem Mars einen Schritt näher

Würzburger THWS-Studierende entwickeln ein Augmented-Reality-Display für virtuelle Mars-Missionen.

Staunend steht Julian Nöth als virtueller Astronaut neben der SpaceX-Rakete und lässt den Blick über die Landschaft schweifen: Während sich in der Ferne der gigantische Mars-Vulkan Olympus Mons erhebt, erstrecken sich vor ihm Wohncontainer und Solarfelder im gelblichen Dunst. Trotz – oder gerade wegen – extremer Unwirtlichkeit ist das Leben auf dem eisigen und sauerstoffarmen Planeten Mars ein großes Faszinosum für die Menschheit. Der Verwirklichung sind Studierende des Studien-gangs Geovisualisierung an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) zumindest virtuell einen Schritt nähergekommen.

THWS-Student Julian Nöth beim Vorführen der Virtual-Reality-Anwendung auf dem Mars: THWS/Rainer Schäffner

Julian Nöths virtueller Mars-Ausflug ist Teil eines ehrgeizigen Projekts von THWS-Dozent Stefan Sauer. Im Pariser Centre Pompidou hatte er zufällig eine Video-Installation von Foster + Partners gesehen: Das Londoner Architekturbüro hatte im Auftrag der NASA ein „Mars Habitat“ entworfen, das durchaus Realität werden könnte. Sauer war so fasziniert, dass er ein solches Projekt „nach Würzburg holen und die üblichen Grenzen ein-reißen wollte“. Im Herbst 2023 stellte er den Studierenden die ungewöhnliche Aufgabe, eine Virtual-Reality-Anwendung (VR) für Mars-Astronauten zu visualisieren. Um die Ausgangslage so realistisch wie möglich zu gestalten, holte er renommierte Projektpartner ins Boot: Neben Marina Konstantatou von Foster + Partners konnte er Leonie Bensch vom Institut für Softwaretechnologie am DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) und Philipp Roth von der Digital-Agentur Stoll von Gáti gewinnen. Sie versorgten die Studierenden mit wissenschaftlichen Daten, gaben Feedback und leisteten technische Unterstützung.

In fünf Teams erstellten die 14 Studierenden eine verblüffend realistische Mars-Umgebung, in die man mittels VR-Brille ein-tauchen kann. Das Besondere: Die Anwendung basiert auf realen Geodaten des Mars und arbeitet mit Live-Daten, die über Sensoren und einen Microcontroller (Arduino) eingespeist werden. Herzstück der Anwendung ist ein Head-up-Display, das dem Astronauten sämtliche überlebenswichtige Daten anzeigt. Dazu gehören Puls, Sauerstoff-Sättigung, Körpertemperatur und EKG ebenso wie Temperatur, Feuchtigkeit und kosmische Strahlung in der Umgebung, Daten zu Orientierung und Navigation sowie Informationen über die Forschungsmission.

Bei einer Live-Demo zeigten Sebastian Rothaug und Antoine Feike stellvertretend, wie die Anwendung funktioniert: Durch Aufsetzen der VR-Brille schlüpft Nutzer Julian Nöth in die Astronautenrolle, das Display im Visier zeigt ihm sofort alle wichtigen Daten an. Auf seinem Rundgang begegnet er der Space X nachempfundenen Rakete, dem Mars-Rover Perseverance und der Ingenuity-Erkundungsdrohne. Konsequent durchdacht sind auch die Wohn- und Forschungscontainer mit Nahrungsmittellagern, Generatoren zur Sauerstofferzeugung und Solarfeldern zur Energieversorgung. Eine beispielhafte Forschungsaufgabe ist die geologische Untersuchung des Bodens mit Hilfe einer Gesteins-Sonde. Wird der Sauerstoff im Raumanzug knapp, warnt das Head-up-Display den Astronauten – Zeit, in den Wohncontainer zurückzukehren.

Obwohl die Studierenden keinen realen Ausflug auf den Mars unternehmen würden, haben sie die Aufgabenstellung als „spannend und faszinierend“ empfunden. Neben manchen technischen Hürden sei die größte Herausforderung gewesen, „14 Leute mit unterschiedlichen Meinungen, Vorstellungen und Arbeitsweisen zu einem Team zu verzahnen“. Dies habe viel Respekt, Wertschätzung, Offenheit und Kompromissbereitschaft erfordert. „In diesem Semester haben wir unheimlich viel über uns selbst gelernt“, resümiert Dozent Stefan Sauer. Für ihn steht am Ende „ein tolles Ergebnis, mit dem wir uns in der Fachwelt sehen lassen können“.

So zollte Digital-Experte Phillip Roth der Gruppe Respekt für deren technisch herausragende Leistung, Ingenieurin Marina Konstantatou war begeistert von der realistischen Umsetzung und Leonie Bensch vom DLR lobte das Gesamtbild sowie einzelne Features. Ihrer Aussage nach könnten Augmented-Reality-Anwendungen, die Astronautinnen und Astronauten bei der Arbeit unterstützen, durchaus Teil künftiger Mond- und Mars-Missionen sein. Spontan sagte sie die künftige Kooperation im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten zu und regte weitere Funktionen wie Voice Control oder Hinderniserkennung im Terrain an. Es geht also weiter auf dem Weg zum Mars.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Stefan Sauer
stefan.sauer@thws.de

https://www.thws.de