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Gemeinsam Lava-Höhlen auf dem Mond erkunden
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche
Intelligenz GmbH (DFKI)
astronews.com
29. März 2021
Lava-Höhlen auf dem Mond sind von großem Interesse, wenn es
um geeignete Orte für langfristige lunare Missionen geht. Um ihr Potential für
die Raumfahrt zu untersuchen, könnten zukünftig Teams aus autonom agierenden
Robotern in die Höhlen vordringen. Ein erster Test auf den kanarischen Inseln
wird im Rahmen des Projekts "CoRob-X" gerade vorbereitet.
Die Visualisierung zeigt das
Missionsszenario am Skylight einer Lava-Höhle auf
dem Mond mit den drei Robotersystemen SherpaTT
(oben links), Coyote III (unten links) und LUVMI
(rechts).
Bild: DFKI GmbH, Grafik: Finn Lichtenberg
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Teamwork zahlt sich aus. Diese Erkenntnis gilt auch in der Welt der Robotik:
Während aktuelle Weltraummissionen noch auf Einzelgänger wie den NASA-Rover
Perseverance setzen, sollen zukünftig Teams aus autonomen Robotern die
Oberflächen von Mond und Mars erkunden – und auch in den Untergrund vordringen.
Denn gerade extreme Umgebungen wie die Krater oder Lava-Höhlen des Mondes sind
für langfristige Missionen von Interesse – sie können beispielsweise vor
Strahlung, Meteoriten und Temperaturschwankungen schützen und Wassereis als
Ressource bieten.
Bevor sich jedoch eine bemannte Mission in die Tiefen des Trabanten lohnt,
sollen diese vielversprechenden Orte durch autonome Roboter untersucht werden.
Die Frage lautet nur: Wie kommen die Systeme in solche Lava-Höhlen hinein, und
wie wieder hinaus? Die Lösung bietet ein Bereich der Künstlichen Intelligenz
(KI), der zu einem immer wichtigeren Bestandteil in der Planung zukünftiger
Raumfahrtmissionen wird: die kollaborative autonome Robotik. Die Exploration
durch intelligente Roboter spart im Vergleich zu bemannten Flügen nicht nur
Aufwand und Kosten, sondern ebenso Risiken für den Menschen.
Die Fähigkeit zur Kooperation und zur Entscheidungsfindung ist dabei der
entscheidende Vorteil, um auch komplexe Missionsszenarien wie die Erkundung von
Höhlen umzusetzen. Aus diesem Grund finanziert die Europäische Kommission im
Rahmen des Förderprogramms Horizon 2020 die Erforschung kooperativer Roboter für
extreme Umgebungen. Das Projekt "CoRob-X", koordiniert vom Deutschen
Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), zielt darauf ab, ein
solches Szenario in einer analogen Mission auf der Erde umzusetzen, und wird
hierfür über zwei Jahre hinweg mit rund drei Millionen Euro gefördert.
Hinter dem Langtitel "Cooperative Robots for Extreme Environments" verbirgt
sich eines der Abschlussvorhaben des Strategic Research Clusters (SRC) "Space
Robotics Technologies", das mehrere Forschungsprojekte für die europäische
Raumfahrt umfasst, die im Rahmen des Horizon-2020-Proramms finanziert wurden.
Der Fokus des Projekts "CoRob-X", das am 1. März 2021 offiziell gestartet ist,
liegt entsprechend auf dem Testen und Validieren der Technologien, die im SRC
entwickelt wurden und bei europäischen Raumfahrtmissionen zum Einsatz kommen
sollen.
Die Erkundung von Lava-Höhlen ist dabei ein realitätsnahes Szenario, da diese
Höhlen auf dem Mond einen Schlüssel für langfristige Missionen oder gar
menschliche Habitate darstellen. Aus diesem Grund zielt "CoRob-X" darauf ab, in
einem Feldtest auf den Kanaren eine solche Erkundung durch drei autonome
Robotersysteme durchzuführen und ihre Machbarkeit mithilfe der SRC-Technologien
zu beweisen. Zum Einsatz kommen dabei zwei Systeme des Robotics Innovation
Center (RIC) vom DFKI in Bremen sowie ein Roboter des belgischen Unternehmens
Space Applications Services NV/SA.
Anders als jene Rover, die bereits im Weltall zum Einsatz kommen, können
diese Systeme dank Künstlicher Intelligenz eigene Entscheidungen treffen, was
gegenüber der Fernsteuerung durch den Menschen auf der Erde viele Vorteile
bringt: Autonome Weltraumroboter können unmittelbar auf ihre Umwelt reagieren,
neue Daten in ihre Missionsplanung aufnehmen und Fehler schneller ausgleichen.
Die Arbeit im Team ist schließlich entscheidend, um auch eine extreme Umgebung
wie eine Lava-Höhle untersuchen zu können – ob auf dem Mond oder den vulkanisch
geprägten Kanaren.
Hierzu soll ein autonomer Explorationsroboter in solch eine Höhle
hinabgelassen und wieder heraufbefördert werden. Das Szenario sieht vor, dass
die drei autonomen Rover – SherpaTT und Coyote vom DFKI sowie
Roboter LUVMI von Space Applications Services aus Belgien – gemeinsam
den Eingang einer Höhle untersuchen und durch einen Sensorwürfel, den LUVMI
in das sogenannte "Skylight" wirft, erste Informationen sammeln und austauschen.
Mithilfe dieser Daten ermitteln die Systeme eine geeignete Stelle, an der der
robuste Rover SherpaTT mithilfe eines Seilzugs den kompakten Coyote hinablassen
kann. Am Boden angekommen, entkoppelt sich der wendige Roboter vom Seil- und
Dockingmechanismus, erkundet die Höhle und kehrt anschließend zur Dockingstation
zurück, um die Daten zu übermitteln und von SherpaTT hinaufbefördert zu werden.
Der Feldtest für die Validierung der SRC-Technologien ist für Anfang 2023
geplant. Bis dahin gilt es, die Missionsdetails und -anforderungen zu
definieren, die Technologien auf den Systemen zu implementieren und etwaige
Sicherheitsfragen zu berücksichtigen.
Parallel führen das Unternehmen GMV Aerospace and Defence SA und die Stiftung
Santa Bárbara einen weiteren Feldtest in einem Bergwerk in Nordspanien durch,
bei dem dieselben Technologien zum Erkunden von Schächten erprobt werden. Hierzu
werden ein Rover und eine Drohne des spanischen GMV eingesetzt. Zu den weiteren
Partnern des Projekts "CoRob-X", das über einen Zeitraum von 24 Monaten mit rund
drei Millionen Euro gefördert wird, gehören das Laboratoire Atmosphères, Milieux
Observations Spatiales (LATMOS) und Magellium SAS aus Frankreich, die
Universität von Malaga, Sintef AS aus Norwegen sowie die Airbus Defence and
Space GmbH aus Deutschland.
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