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Roboter auf Montage im Weltall

14. Januar 2022, 11:40 Uhr | Heinz Arnold
Aufbau des Spiegels aus sechs sechseckigen Modulen. Er soll von Robotern zusammengebaut werden.
Aufbau des Spiegels aus sechs sechseckigen Modulen. Er soll von Robotern zusammengebaut werden. Dieser Vision kommt jetzt das EU-finanzierte Projekt PULSAR (Prototype of an Ultra Large Structure Assembly Robot) ein Stück näher.
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Im europäischen Millionenprojekt »PULSAR« untersucht das CSEM, wie ein großer Teleskopspiegel mit Hilfe von Robotern autonom im Weltraum zusammengesetzt werden kann. Neun Bilder zeigen, wie das funktioniert.

Denn der Einsatz von menschlichen Monteuren ist zu kostspielig und zu gefährlich. Deshalb sollen künftig Roboter diese Aufgabe übernehmen.

Weltraumteleskope liefern ganz neue Informationen über das Universum. Das berühmten Hubble-Teleskop hat der Astronomie zu unglaublichen Fortschritten verholfen. Dasselbe wird von dessen Nachfolger erwartet, dem James-Webb-Weltraumteleskop, das seit dem 25.12.2021 auf dem Weg zu seinem Zielpunkt ist, den es am 24. Januar dieses Jahrs erreichen soll.

Damit die Wissenschaft noch mehr Erkenntnisse über den Kosmos gewinnen kann, müssen die Teleskope der nächsten Generation sehr viel größer sein.

Weil aber die Kapazität der Raketen beschränkt ist, stellt sich die Frage, wie so große Spiegel in den Weltraum gebracht werden können. Ein derzeit diskutierter Ausweg besteht darin, die Teleskope in ihren Einzelteilen ins All zu schicken und sie im Orbit von autonomen Robotern zusammensetzen zu lassen. Dieser Vision kommt jetzt das EU-finanzierte Projekt PULSAR (Prototype of an Ultra Large Structure Assembly Robot) ein Stück näher.

 

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CSEM E pulsar 3300
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CSEM E pulsar 3326 Segment
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CSEM E pulsar 3331
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PULSAR liefert Bausteine für den autonomen Zusammenbau großer Konstruktionen im All. Acht europäische Partner unter der Leitung von Magellium (FR) haben sich mit dem CSEM zusammengetan. Ein erstes Resultat ist eine autonome, hochpräzise Robotik-Plattform, die den Hauptspiegel eines Teleskops zusammensetzen kann. Der autonome Zusammenbau wird an einem Modell des Spiegels im Maßstab 1:3 (300 mm x 180 mm) vorgeführt, das aus sechs je 11 kg schweren Kacheln besteht. Diese Kacheln, die im Modell mit einer transparenten Platte bedeckt sind (siehe Abbildung), würden in der Realität je einen Spiegel tragen.

»Später kann man sich vorstellen, einen Spiegel mit einem Durchmesser von 35 Metern aus viel mehr Kacheln zusammenzusetzen«, erklärt der CSEM-Ingenieur Julien Rouvinet. »Es hat jedoch keinen Sinn, die Montage in diesen Dimensionen zu testen, denn das Gewicht einer so großen Konstruktion würde auf der Erde Probleme machen, während es im Weltraum überhaupt keine Rolle spielt.« 

Hochpräzise, maßgeschneiderte Justage

Ein Roboterarm greift die sechs Einheiten und verbindet sie miteinander. Eine Besonderheit: Zwei der sechs vom CSEM entwickelten Module sind mit speziellen, justierbaren Halterungen für das Spiegelelement ausgerüstet. Damit kann dessen Position mit einer Genauigkeit in der Größenordnung eines Mikrometers (ein Fünfzigstel der Dicke eines Haares) ausgerichtet werden. So sieht das Teleskop noch schärfer.

Diese Genauigkeit wird durch den Einbau von elastischen, im 3D-Druckverfahren hergestellten Gelenken erreicht – eine Premiere bei dieser Art von Weltraumprojekten. »Dadurch kann der Mechanismus ohne Reibung und Verschleiß arbeiten und braucht nicht geschmiert zu werden, was eine lange Lebensdauer und eine hohe Präzision gewährleistet«, erklärt Julien Rouvinet.

Größere Perspektiven

PULSAR ist ein erster Meilenstein, die Forschung in diesem Bereich hat eben erst begonnen. »Großdimensionale Konstruktionen im Weltraum können auch für andere Anwendungen nützlich sein«, erklärt Julien Rouvinet. »Solche Robotik-Plattformen könnten für die Reparatur von Satelliten, zum Nachtanken von Weltraumstationen sowie zur Montage von Weltraumsolarzellen oder sogar von großen Hitzeschilden bei einer Marslandung eingesetzt werden.«

Gebannt verfolgt die wissenschaftliche Welt die Mission des James-Webb-Weltraumteleskops: das größte Gerät, das mit den heutigen Mitteln ins Weltall geschickt werden kann. Wie die Zukunft aussieht, ist offen, denn PULSAR ist nicht allein im Rennen. »Die NASA arbeitet zum Beispiel an einem faltbaren Teleskop, das in den von SpaceX versprochenen größeren Raketen transportiert werden könnte«, so Antoine Ummel, Projektmanager am CSEM. »Sobald vom James-Webb-Weltraumteleskop die ersten Bilder eintreffen, wird die Forschung intensiviert werden«, sagt er voraus.


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