Vorbereitungen für Feldtests laufen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des DFKI astronews.com
29. Juni 2020
Wie könnten man den unter der eisigen Oberfläche des
Jupitermonds Europa vermuteten Ozean erkunden und dort nach potentiellem Leben
suchen? Um diese Frage zu beantworten, entwickelt man in Bremen gerade autonome
Tauchroboter, die selbstständig Messungen durchführen und eine ganze Reihe von
Entscheidungen autonom treffen können. Aktuell werden umfassende Feldtests
vorbereitet.
Die zwei autonomen Unterwasserroboter Leng
(hinten) und sein Nachfolger DeepLeng (vorne)
liegen in der Maritimen Explorationshalle am
Robotics Innovation Center des DFKI in Bremen.
Bild: Philipp Kloss, DFKI GmbH [Großansicht] |
Könnte der Jupitermond Europa die richtigen Voraussetzungen für
extraterrestrisches Leben bieten? Wie ließe sich der vermutete Ozean unter der
kilometerdicken Eisschicht erforschen? In der Projektreihe Europa Explorer
arbeitet das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für
Künstliche Intelligenz (DFKI) an Unterwasserrobotern, die unter einer Eisdecke
autonom Forschung betreiben können. Mit dem dritten Abschnitt zur
Langzeit-Untereis-Navigation stehen nun die letzten Vorbereitungen für die
Feldtests in Skandinavien bevor.
In einem Ozean, der von einer bis zu 15 Kilometer dicken Eisschicht bedeckt
ist und sich zudem auf dem Jupitermond Europa in einer Entfernung von
durchschnittlich 600 Millionen Kilometern befindet, könnte es zu finden sein:
extraterrestrisches Leben. Die hydrothermalen Quellen, die auf dem Eismond
vermutet werden, bieten durch das Spenden von Wärme und Mineralien einen
potentiellen Lebensraum für Organismen. Doch wie ließe sich dieser Ort
erforschen?
Als Teil der Explorer-Initiativen des Deutschen Zentrums für Luft- und
Raumfahrt hat das Robotics Innovation Center in Bremen vollautonome
Unterwasserroboter entwickelt, die unter einer Eisdecke eigenständig navigieren
und forschen können. Mit dem dritten Abschnitt des Projektes Europa Explorer
zur Langzeit-Untereis-Navigation (EurEx-LUNa) werden nun seit dem 1. März 2020
die letzten Schritte unternommen, um das neueste autonome Unterwasserfahrzeug
(AUV) im Feldtest auf die Probe zu stellen: In einem zugefrorenen See in
Skandinavien soll DeepLeng, der Nachfolger des ersten EurEx-AUV
Leng, die Machbarkeit des Konzepts zur autonomen Navigation unter Eis
beweisen. Hierzu wird der Roboter mit einer neuen Tauchzelle ausgestattet und
auf eine sichere Rückkehr trainiert.
Im Zentrum des Projekt EurEx-LUNa steht die Risikominimierung: Neben den
unbekannten Gegebenheiten unter Wasser stellt die Eisdecke eine weitere
Herausforderung für die Ortung und die sichere Rückkehr des AUV dar. Deshalb
wird DeepLeng darauf trainiert, auch unter widrigsten Umständen seinen
Weg zu finden. Auf Softwareebene arbeiten die Forschenden am DFKI Robotics
Innovation Center deshalb an einem Fehlerbaum, der für möglichst viele Szenarien
eine alternative Entscheidung parat hat, die DeepLeng autonom treffen
kann.
Zusätzlich zur neuen Tauchzelle, die das AUV in potentielle Tiefen von bis zu
2000 Meter energiesparend auf- und absinken lässt, wird ein
USBL-Unterwassernavigationssystem verbaut, das akustische Signale senden,
empfangen und verarbeiten kann. Wichtig ist den Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern des DFKI das erfolgreiche Docking: Als Teil des
Navigationskonzepts auf dem Eismond Europa ist vorgesehen, dass der drei Meter
lange und 28 Zentimeter breite DeepLeng während der Mission
eigenständig eine Dockingstation erreichen und sicher andocken kann. Hierdurch
kann das AUV deutlich längere Forschungsmissionen verfolgen, als es seine zehn
Stunden Akkulaufzeit erlauben würden.
Durch den Platz für zwei weitere Nutzlast-Module kann DeepLeng
weitere Sensorik transportieren und einsetzen, die vielfältige und ergänzende
Forschungen im Ozean des Eismondes ermöglichen. Möglich sind beispielsweise die
Erstellung von Höhenkarten oder Profilen der Temperatur und des Salzgehalts.
Um das sichere Docking zu ermöglichen, setzen die Forschenden Methoden des "Deep
Reinforced Learning" ein, mit denen die Software des 120 Kilo schweren AUV
zunächst in der Simulation trainiert wird. Die ersten Tests im Wasser werden in
der europaweit einzigartigen Maritimen Explorationshalle des Robotics Innovation
Center durchgeführt, die mit ihrem 3,4 Millionen Liter Salzwasserbecken
ausreichend Platz bietet. Im zweiten Schritt ist eine Erkundung des Bremer
Stadtwaldsees vorgesehen, bevor die eigentlichen Feldtests in Skandinavien im
Frühjahr 2022 ansteht.
Auch ein Einsatz im neuen Testfeld des Testzentrums für Maritime
Technologien, dass das DFKI gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für
Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, dem Helmholtz-Zentrum
Geesthacht – Zentrum für Material- und Küstenforschung, dem Institut für Chemie
und Biologie des Meeres der Universität Oldenburg und der Jacobs University
Bremen betreibt, wird für die Vorbereitung auf den Feldtest in Betracht gezogen.
Im Anschluss an die Feldtests werden die erhobenen Informationen und die
Erkenntnisse aus der Navigation evaluiert, um zukünftig in weiteren Projekten
eingesetzt zu werden und dazu zu dienen, in einigen Jahren tatsächlich den
Jupitermond Europa durch autonome Roboterteams auf extraterrestrisches Leben zu
untersuchen. Hierzu fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie das
Projekt EurEx-LUNa mit rund 877.000 Euro über eine Laufzeit von zwei Jahren und
drei Monaten.
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