Aufbau von Produktionsanlagen auf dem Mond
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche
Intelligenz GmbH (DFKI) astronews.com
6. Mai 2021
Für das Überleben auf dem Mond benötigt der Mensch jede
Menge Ressourcen, die am besten kostensparend auf dem Mond produziert werden
sollten. Beim Aufbau der entsprechenden Anlagen könnten Roboter helfen. Im
Rahmen eines von der EU geförderten Projekts konnte nun gezeigt werden, wie ganz
unterschiedliche Roboter dabei zusammenarbeiten können.
Laufroboter Mantis und Rover VELES bei Tests
auf dem Außengelände des DFKI in Bremen.
Bild: DFKI GmbH, Foto: Annemarie Popp
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2025 soll es so weit sein: Dann will die Europäische Weltraumorganisation ESA
die erste Demonstrationsmission für sogenannte In-Situ Resource Utilization
(ISRU) zum Mond starten. Mithilfe von ISRU-Technologien können auf fremden
Planeten vorhandene Rohstoffe genutzt werden, um daraus für Raumfahrtmissionen
benötigte Ressourcen wie Trinkwasser, Sauerstoff oder Baumaterialien für
menschliche Habitate herzustellen, die sonst aufwendig von der Erde mitgebracht
werden müssten. Dadurch lassen sich nicht nur immense Kosten einsparen. Die
Technologien sind zudem von großer Bedeutung, wenn es um eine nachhaltige
Erforschung des Weltraums geht. Bei deren Aufbau und Montage werden robotische
Systeme eine entscheidende Rolle spielen.
Zur Vorbereitung zukünftiger Einsätze von Menschen auf fremden Planeten
müssen Roboter in der Lage sein, autonom im Team zu operieren, um komplexe
Aufgaben wie die Durchführung wissenschaftlicher Untersuchungen oder den Aufbau
von Infrastruktur zu bewältigen. Ziel des im Februar 2019 gestarteten Projekts
Pro-Act war es, dafür notwendige Basistechnologien zu entwickeln und deren
Funktionsfähigkeit in einem lunaren Missionsszenario zu demonstrieren. Die
Europäische Kommission förderte das Vorhaben in der zweiten Phase des Strategic
Research Clusters (SRC) "Space Robotics Technologies" als Teil der
PERASPERA-Aktivität im Rahmen des Horizon 2020-Programms. Mit seiner
langjährigen Expertise auf dem Gebiet der Weltraumrobotik gehörte das Robotics
Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz
(DFKI) zu dem von der belgischen Firma Space Applications Services geleiteten
Projektkonsortium, das sich aus insgesamt neun europäischen Unternehmen und
Institutionen aus sechs verschiedenen Ländern zusammensetzte.
Im Mittelpunkt des Vorhabens stand die Zusammenarbeit drei verschiedenartiger
Robotersysteme – dem sechsbeinigen Laufroboter Mantis des DFKI, dem
Rover VELES von der polnischen Firma PIAP Space und dem mobilen Portal
der spanischen Firma AVS – deren gemeinsames Ziel es ist, eine ISRU-Anlage mit
unterstützender Infrastruktur aufzubauen.
Dafür kombinierte das ungleiche Team seine Stärken: Der Laufroboter
Mantis zeichnet sich dank seiner sechs Extremitäten, von denen er die zwei
vorderen auch zur Manipulation einsetzen kann, durch einen hohen Grad an
Flexibilität aus und meistert selbst schwieriges Terrain. Der Rover VELES
ist in der Lage, größere Wegstrecken zu überwinden und mithilfe seines Greifarms
besonders schwere Nutzlasten zu transportieren. Das mobile Portal, das sich mit
der Unterstützung von Mantis und VELES auseinanderziehen lässt, verfügt über
einen integrierten 3D-Drucker, den es mithilfe einer Seilsteuerung bewegen kann.
In Pro-Act wurde das Ausdrucken von Bauteilen für die Montage der ISRU-Anlage
unter Verwendung des auf dem Mond vorhandenen Regoliths simuliert. Um die
autonome Kooperation der drei Roboter zu ermöglichen, entwickelten die
Projektpartner die aus den Vorgängerprojekten des SRC hervorgegangen Software-
und Hardwaretechnologien weiter und passten diese missionsspezifisch an. Durch
kooperative Zielzerlegung, kollaborative Missionsplanung und Manipulation gelang
es den Systemen, gemeinsam verschiedene Aufgaben zu bewältigen.
Neben der software- und hardwareseitigen Weiterentwicklung und Anpassung von
Mantis an das Missionsszenario gehörte die Bereitstellung einer
Simulationsumgebung zu den Aufgaben des Robotics Innovation Center. Diese
erlaubte es den Partnern ihre Software zunächst auf Robotersimulationen zu
testen, bevor diese auf den "realen" Systemen implementiert wurde. So konnten
Programmfehler schon frühzeitig erkannt und behoben werden. Zudem entwickelten
die Bremer Forschenden Schnittstellen, die den Einsatz der Partnersoftware auf
Mantis ermöglichten. In der Weltraumexplorationshalle des DFKI sollte
die Zusammenarbeit der Roboter schließlich erprobt werden.
Diese Pläne wurden jedoch von der Corona-Pandemie durchkreuzt: Bereits zu den
ersten gemeinsamen Tests im September 2020 konnten nicht alle Partner anreisen,
und auch das Roboter-Team blieb unvollständig. Die Abschlusstest im März 2021
mussten dann komplett virtuell via Remoteverbindung realisiert werden, was vor
allem im Hinblick auf die Roboterkooperation weitere Herausforderungen wie
instabile Internetverbindungen und zeitliche Verzögerungen mit sich brachte.
Trotz alldem gelang es den Partnern, erfolgreich zu demonstrieren, wie
Mantis und VELES bei der Erstellung von Umgebungskarten und dem Transport
von Bauelementen zusammenarbeiten. Darüber hinaus sammelten sie umfangreiche
Erfahrungen auf dem Gebiet der Teleoperation, die für künftige planetare
Weltraummissionen von großem Nutzen sind.
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