|
Mini-Roboter üben Einfang von Weltraumschrott
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR
astronews.com
28. März 2022
Astrobees sind freifliegende Robotersysteme der
amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, die Astronautinnen und Astronauten auf der
Internationalen Raumstation ISS bei Routineaufgaben unterstützten sollen. Im
Februar wurden nun zwei dieser Astrobees genutzt, um damit neue
Technologien für die Einfang von Weltraumschrott zu testen.
Astrobee Honey (rechts) und Astrobee Bumble
simulieren einen Teil eines Einfangsszenarios auf
der Internationalen Raumstation ISS - die
Annäherung an ein taumelndes Objekt.
Foto: NASA [Großansicht] |
Die Aufgabe für den kleinen Roboter ist anspruchsvoll: Der Astrobee Honey
soll den Astrobee Bumble einfangen und mitnehmen. Dazu muss Honey die
Flugbahn von Bumble in Schwerelosigkeit verstehen, sich in die richtige Position
bringen und einen Zusammenstoß auf jeden Fall vermeiden. Eine Künstliche
Intelligenz (KI) hilft dem würfelförmigen Roboter dabei, alles richtig
einzuschätzen. Das Experiment gehört zum Projekt TumbleDock/ROAM, das das
Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Partnern auf der
Internationalen Raumstation ISS durchführt. Bei dem Projekt geht es letztlich um
die Beseitigung von Weltraumschrott.
"Die beiden Roboter auf der ISS simulieren ein orbitales Szenario", erklärt Dr.
Roberto Lampariello vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in
Oberpfaffenhofen. Rund um die Erde sammelt sich Schrott an: Satelliten, die
nicht mehr funktionieren und mit anderen Satelliten zusammenstoßen, sorgen für
eine große Anzahl von unkontrollierten Teilen. Experten fürchten dabei das
sogenannte Kessler Syndrom: Trümmerteile treffen auf weitere Trümmerteile und
erzeugen dadurch ein immer größeres Trümmerfeld. Mehr als 900.000
Weltraumschrott-Objekte befinden sich in der niedrigen Erdumlaufbahn.
Auch das DLR arbeitet an Technologien, um Weltraumschrott unschädlich zu machen.
Möglich wäre zum Beispiel, Trümmerobjekte einzufangen und in der Erdatmosphäre
verglühen zu lassen (Active Debris Removal, ADR) oder die Satelliten zu
reparieren (On-Orbit Servicing, OOS). In beiden Fällen muss zunächst eine
sichere Annäherung an ein Trümmerteil oder einen defekten Satelliten gelingen.
Und genau das üben Astrobee Honey und Astrobee Bumble im
Japanese Experiment Module (JEM). Die Roboter arbeiten dabei völlig
selbstständig.
Astrobee Honey stellt das aktive Raumschiff ("Chaser", Verfolger) dar,
Astrobee Bumble den Zielsatelliten. Der "Chaser" soll sich in eine
vordefinierte Stellung zum Zielsatelliten bringen und mit einem synchronen Flug
die Position halten. Aus dieser Position könnte in einer zukünftigen Mission mit
einem auf dem "Chaser" installierten Roboterarm der Zielsatellit eingefangen
werden. Der "Chaser" muss die taumelnde Bewegung des Zielsatelliten genau
vorhersagen, seine kollisionsfreie Flugbahn planen und erfolgreich ausführen.
Denn ohne eine korrekte Annäherung wäre auch das spätere Einfangen nicht
möglich.
"Um die Aufgabe realistischer zu machen, werden virtuelle Sonnenkollektoren auf
dem Zielsatelliten angehängt. Ziel ist es zu zeigen, dass die an Bord des 'Chasers'
laufende autonome Methode alle realistischen Anforderungen erfüllen kann",
erklärt Lampariello. "Bei den Experimenten Anfang Februar auf der ISS wurden
erste Versuche durchgeführt, wobei wichtige vom DLR stammenden Komponenten
hervorragend funktioniert haben."
Die Erkenntnisse sind wegweisend für die weitere Entwicklung von robotischen "Chasern".
Die Software für die Bahnplanung des Astrobee Honey ("Chaser") und für
die realistischen Taumelbewegungen des Astrobee Bumble (Zielsatellit)
wurde am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt und auf der ISS
erfolgreich getestet. Die robuste Regelung entstand gemeinsam mit dem
Massachusetts Institute of Technology, das auch die Navigation zwischen "Chaser"
und Zielsatellit entwickelt hat. Die Komponenten könnten weiterhin auf der ISS
getestet werden, um verschiedene Annäherungen zum Zielsatelliten zu
demonstrieren.
Die US-Raumfahrtbehörde NASA ist ebenfalls Partner im Projekt TumbleDock/ROAM
(Relative Operations for Autonomous Maneuvers), stellt die Astrobees bereit und
steuert sie während der Experimente vom NASA Ames Research Center in
Kalifornien. Bei den Astrobees handelt es sich um ein frei fliegendes
Robotersystem der NASA, das die Astronautinnen und Astronauten auf der ISS bei
Routineaufgaben unterstützt. Die drei etwa 30 Zentimeter großen Würfel Honey,
Bumble und Queen können aber auch als Forschungsplattformen
dienen. Angetrieben werden sie mit elektrischen Ventilatoren.
|
