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Valles Marineris im Computer
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Bremen
astronews.com
5. Mai 2020
Wie testet man die Zusammenarbeit von Robotern in einer
außerirdischen Umgebung, etwas auf dem Mars? Forschende der Universität Bremen
haben jetzt eine Antwort parat: Sie haben 40 Quadratkilometer Marslandschaft in der
virtuellen Realität rekonstruiert. Das Testumfeld ermöglicht die realistische
Simulation von Robotermissionen und Funknetzen unter den Umweltbedingungen des
Mars.
Die TZI-Software ermöglicht es, das komplexe
Zusammenspiel zwischen den Robotern unter
Berücksichtigung aller Besonderheiten des Mars zu
simulieren.
Bild: Universität Bremen [Großansicht] |
Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik
(TZI) der Universität Bremen haben 40 Quadratkilometer Marslandschaft in der
virtuellen Realität rekonstruiert. Das Testumfeld ermöglicht die realistische
Simulation von Robotermissionen und Funknetzen unter den Umweltbedingungen des
Mars.
Eine besondere Herausforderung bestand darin, Schnittstellen zu den
speziellen Softwaresystemen unterschiedlicher Roboter zu schaffen und diese als
virtuellen Schwarm einzusetzen.
Die umfassende Erforschung des Mars zählt zu den wichtigsten Zielen der
internationalen Raumfahrt in den kommenden Jahrzehnten. Um Menschen dabei nicht
in Gefahr zu bringen, sollen Roboter eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen.
Damit deren Einsatz in der fremden Umgebung getestet und das Zusammenspiel von
weitgehend autonomen Roboterschwärmen realistisch simuliert werden kann, haben
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und
Informationstechnik (TZI) an der Universität Bremen unter Leitung von Professor
Gabriel Zachmann jetzt ein virtuelles Testumfeld entwickelt. Rund 40
Quadratkilometer des Canyon-Systems Valles Marineris auf dem Mars stehen nun für
die Vorbereitung künftiger Missionen in der virtuellen Realität (VR) zur
Verfügung.
Im Rahmen des Projekts VaMEx-VTB (Valles Marineris Explorer - Virtual TestBed)
hat die Arbeitsgruppe von Professor Zachmann die "Mariner-Täler" auf der Basis
von Scans der NASA nachgebildet. "Die Region wurde ausgewählt, weil dort
Rohstoffe vermutet werden, die für spätere bemannte Missionen und menschliche
Siedlungen auf dem Planeten nützlich wären", sagt Zachmann. Darüber hinaus
bestehe die Möglichkeit, Hinweise auf extraterrestrisches Leben zu finden, denn
die Bedingungen für die Entstehung von Mikroorganismen könnten zumindest in der
Vergangenheit – als der Mars klimatisch noch weniger lebensfeindlich war – gut
gewesen sein.
Weil das Terrain in den Canyons sehr vielfältig ist, werden für die Erkundung
auch Roboter mit unterschiedlichen Stärken benötigt – einige können
beispielsweise klettern, andere fliegen oder Nutzlasten transportieren.
Zusätzlich muss ein Netzwerk aus kleinen, funkbasierten "Leuchttürmen" (Beacons)
errichtet werden, damit die Roboter jederzeit ihre Position bestimmen können.
Die TZI-Software ermöglicht es, das komplexe Zusammenspiel zwischen den
Robotern unter Berücksichtigung aller Besonderheiten des Planeten –
beispielsweise Schwerkraft, Bodenbeschaffenheit und extreme Temperaturen – zu
simulieren. "Dafür mussten zunächst enorme Datenmengen verarbeitet werden, damit
eine realistische, dreidimensionale Darstellung der Landschaft entsteht", so
Zachmann.
Eine Herausforderung lag auch in der Anbindung der unterschiedlichen
Roboter-Softwaresysteme, damit der Austausch von Informationen möglich wird. Das
System hat sich bereits bei den ersten Tests bewährt. Die Forschenden haben
bemerkt, dass Roboter auf dem Mars andere Algorithmen benötigen als auf der
Erde, um ihre Position bestimmen zu können. Dies liegt unter anderem an den sehr
eintönigen Farben des Geländes, die es schwierig machen, landschaftliche
Wiedererkennungsmerkmale zu identifizieren.
Genau in derartigen Erkenntnissen liegt der größte Nutzen der Simulation:
Fehler können behoben werden, bevor die Roboter eines Tages ihre achtmonatige
Reise zum Mars antreten. Die Chance, dass vor Ort dann alles funktioniert wie
geplant, steigt erheblich.
Das Projekt VaMEx-VTB wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)
gefördert. Als Auftragnehmer der Universität Bremen waren dabei: das Robotics
Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz
(DFKI GmbH, Bremen), die Universität der Bundeswehr (München), die TU München,
die TU Braunschweig, das DLR Oberpfaffenhofen und die Universität Würzburg.
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