PRo3D-GIS: Österreichisches Analysewerkzeug für die Hera-Mission der ESA
PRo3D hat bereits eine längere Geschichte in der Planetenforschung. Das Werkzeug wurde über mehrere Forschungs- und Missionsgenerationen hinweg weiterentwickelt und unter anderem im Umfeld von NASA Mars 2020 und ESA ExoMars eingesetzt. Im Rahmen von NASA Mars 2020 kam PRo3D für die Untersuchung und geologische Interpretation von 3D-Rekonstruktionen der Marsoberfläche zum Einsatz.
2021 nutzten VRVis und JOANNEUM RESEARCH außerdem Bilddaten des Perseverance-Rovers, um dessen unmittelbares Landegebiet im Jezero-Krater dreidimensional aufzubereiten und als weltweit erstes Überflugsvideo sichtbar zu machen.
Von PRo3D zu PRo3D-GIS
Für die ESA-Mission Hera wurde PRo3D nun gezielt erweitert. Hera ist auf dem Weg zum
Doppelasteroidensystem Didymos/Dimorphos. Dort soll die Sonde untersuchen, welche Folgen der
gezielte Einschlag der NASA-Sonde DART auf Dimorphos hatte. DART veränderte 2022 die
Umlaufbahn des Asteroiden. Hera soll den Versuch nun im Detail untersuchen und damit dazu
beitragen, die Methode des kinetischen Einschlags für die planetare Verteidigung besser zu
verstehen. Die Ankunft bei Didymos ist für November 2026 geplant.
Für die wissenschaftliche Arbeit mit den Hera-Daten wurde aus PRo3D das missionsspezifische
PRo3D-GIS. Während PRo3D ursprünglich stark auf die Analyse planetarer Oberflächen ausgerichtet
war, muss Hera Daten aus unterschiedlichen Instrumenten und Missionsphasen in Beziehung setzen.
PRo3D-GIS bringt dafür Oberflächenmodelle, Aufnahmen verschiedener Instrumente, die Position
und Flugbahn der Raumsonde sowie weitere Missionsdaten in einen gemeinsamen räumlichen und
zeitlichen Zusammenhang.
Sensorbilder können direkt auf die rekonstruierten Oberflächen projiziert werden. Forschende
können so nachvollziehen, welcher Bereich einer Aufnahme zu welcher Stelle auf dem jeweiligen
Himmelskörper gehört, Beobachtungen verschiedener Instrumente miteinander vergleichen und
Daten unmittelbar in ihrem räumlichen Kontext untersuchen. Genau darin liegt einer der
wesentlichen Entwicklungsschritte von PRo3D zu PRo3D-GIS: Aus der virtuellen Analyse einer
einzelnen Oberfläche wird eine gemeinsame 3D-Umgebung für unterschiedliche wissenschaftliche
Missionsdaten.
Die für Hera entwickelten Funktionen wurden bereits vor der Ankunft bei Didymos mit realen
Missionsdaten erprobt. Dazu gehörten Daten aus den Erde-Mond-Beobachtungen im Oktober 2024
sowie vom Mars-Vorbeiflug im März 2025. Dabei konnten unter anderem die Verarbeitung von
Instrumentendaten, die Darstellung der Hera-Flugbahn und neue Funktionen in PRo3D-GIS unter
realen Missionsbedingungen getestet werden.
Vorbereitung auf die Ankunft bei Didymos
Ende September sind die VRVis-Forschenden Harald Steinlechner und Sophie Pichler am ESA-
Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt. Bei einem Hera-Workshop schulen sie
Missionsbeteiligte im Umgang mit PRo3D-GIS. Im Anschluss nehmen sie an End-to-End-Tests für
wissenschaftliche Datenprodukte der Mission teil.
Die Entwicklung von PRo3D basiert auf einer langjährigen österreichischen Forschungskooperation
von VRVis und JOANNEUM RESEARCH. JOANNEUM RESEARCH bringt insbesondere Expertise in 3D-
Rekonstruktion und planetarer Fernerkundung ein, VRVis entwickelt die interaktive Visualisierung
und wissenschaftliche Analyse mit PRo3D weiter.
Mit Hera erreicht diese Entwicklung nun eine neue Stufe: von der virtuellen Feldgeologie auf dem
Mars hin zur Analyse eines dynamischen Asteroidensystems mit mehreren Instrumenten und
Datenquellen. Wenn Hera im November 2026 Didymos und Dimorphos erreicht, soll PRo3D-GIS dabei
helfen, die neu eintreffenden wissenschaftlichen Daten räumlich zusammenzuführen, miteinander in
Beziehung zu setzen und auszuwerten.
Finanzierung
Das Projekt wird über den österreichischen Beitrag des Bundesministeriums für Innovation, Mobilität
und Infrastruktur (BMIMI) zum ESA-Programm Space Safety finanziert. Die VRVis GmbH wird im
Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMIMI, BMWET, Land
Tirol, Land Vorarlberg und Wirtschaftsagentur Wien und über die FFG gefördert.