DFKI simuliert Weltraummission Roboter auf dem Weg zum Mars

Die abgelegene, felsige Wüstenlandschaft in Utah ist zwar nicht der Mars, bietet aber optimale Bedingungen für eine Marssimulation.
Die abgelegene, felsige Wüstenlandschaft in Utah ist zwar nicht der Mars, bietet aber optimale Bedingungen für eine Marssimulation.

Eine karge Wüstenlandschaft und kein Mensch weit und breit – fast wie auf dem Mars. Für das DFKI sind die Bedingungen der Halbwüste Utahs perfekt, um autonome Roboter-Systeme für Arbeiten im Weltraum zu testen. Bereits Anfang September starten dort zwei Roboter ihre simulierte Marsmission.

Als Testareal für Marsmissionen eignet sich besonders die Halbwüste Utahs. Bereits seit 2011 betreibt die Mars Society im Süden des Bundesstaates nahe der Kleinstadt Hanksville die Mars Desert Research Station, eine Forschungsstation mit Weltraum-Habitat. In ihr werden regelmäßig bemannte Marsaufenthalte simuliert. Nicht weit entfernt stellen die Wissenschaftler des Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) verschiedene Robotersysteme auf die Probe. Das vierwöchige Projekt FT-Utah (Field Trails Utah) wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert. Die Systeme sind Teil des laufenden Vorhabens TransTerrA, das auf die Entwicklung von Raumfahrttechnik und deren Transfer in irdische Anwendungen zielt. Dazu gehört auch die Simulation einer Weltraummission, in der Roboter im Team autonom komplexe Aufgaben erfüllen. Die Feldtests in Utah bieten den Wissenschaftlern erstmalig die Gelegenheit, die Missionsabläufe in einer natürlichen, realitätsnahen Umgebung zu testen.

Zwei DFKI-Roboter treten sicher in einem Schiffscontainer verstaut die Reise über den Atlantik an: Zum einen der Schreit-Fahrrover SherpaTT, der – dank seines aktiven Fahrwerks – selbst schwieriges Gelände gekonnt überwinden und zugleich größere Nutzlasten, wie zusätzliche Sensorik, Akkus oder Werkzeuge, transportieren kann. Dank unterschiedlicher Sensoren kann er seine Umgebung autonom erkunden und ein Roboterarm ermöglicht es ihm, Objekte vielfältig zu manipulieren. Zudem ist der Rover mit mehreren elektro-mechanischen Schnittstellen ausgestattet. Mit ihnen kann er sich an unterschiedliche Missionsszenarien anpassen. Der zweite Roboter ist ein Mikro-Rover namens Coyote III. Mithilfe einer Sternradkonstruktion kann er sich besonders schnell in unwegsamem Gelände fortbewegen. Auch er ist mit Sensoren für die autonome Erkundung und zusätzlichen Schnittstellen ausgerüstet, die zum Beispiel das Andocken von Manipulatoren und weiteren Nutzlastmodulen ermöglichen.

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Roboter auf Reisen

DFKI-Wissenschaftler simulieren Weltraummission in marsähnlicher Wüste Utahs.

Der Schwerpunkt der Feldtestkampagne liegt auf der Simulation einer sogenannten Sample-Return-Mission. Dabei werden Bodenproben der Marsoberfläche für Analysezwecke zur Erde zurückgebracht. Dafür errichten die beiden Rover unter Verwendung einer Basisstation eine logistische Kette. Die Basisstation dient zum Aufladen ihrer Batterien und der Datenübertragung und verfügt über zusätzliche Nutzlastmodule. SherpaTT erkundet die Umgebung umfassend und entnimmt durch den Einsatz seines Manipulatorarms Bodenproben. Der kleinere Coyote III übernimmt die Rolle eines Shuttles, das die entnommenen Proben einsammelt und zur Landestation transportiert.

Zur selben Zeit in Bremen: die Kontrolle des Missionsablaufs erfolgt phasenweise ferngesteuert per Satellitenlink durch eine am Robotics Innovation Center errichtete Kontrollstation. Von hier aus kann ein menschlicher Operator mithilfe eines tragbaren Oberkörper-Exoskeletts in die viele tausend Kilometer entfernt durchgeführte Mission eingreifen und die Roboter direkt steuern.

Zurück in Deutschland fließen die Ergebnisse der Feldtestkampagne in das Vorhaben TransTerrA ein. Eine weitere Frage lautet in diesem Zusammenhang, wie sich die für Weltraummissionen entwickelten Systeme und Techniken auf irdische Anwendungen übertragen lassen. Denn Roboter, die selbstständig Aufgaben unter den harschen Bedingungen fremder Planeten durchführen können, eignen sich auch für den Einsatz in menschenfeindlichen Umgebungen auf der Erde, etwa in der Tiefsee oder in nach Industrieunfällen kontaminierten Gebieten.

Das Projekt FT-Utah wird von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.