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Robotik

Roboterteam fit für Suche nach Wasser in Mondkratern

| Redakteur: Jan Vollmuth

Bremer Wissenschaftler des Deutsches Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz DFKI haben ein intelligentes Roboterteam entwickelt, das am Südpol des Mondes in tiefen Kratern nach gefrorenem Wasser suchen soll.

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Missionsstart nach der Mondlandung: Der Rover „Sherpa“ dockt seinen zwei Meter langen Greifarm an Kletterroboter CREX an, um ihn aus dem Lander – hier durch Paletten simuliert – zu heben.
Missionsstart nach der Mondlandung: Der Rover „Sherpa“ dockt seinen zwei Meter langen Greifarm an Kletterroboter CREX an, um ihn aus dem Lander – hier durch Paletten simuliert – zu heben.
(Bild: DFKI/Florian Cordes)

Der vierrädrige Mondrover Sherpa trägt den sechsbeinigen Kletterroboter CREX über kilometerlange Strecken zum Kraterrand. Dort dockt sich der ameisenähnliche CREX ab und untersucht das Innere der Felsspalten. Das in seiner Mobilität einzigartige System wurde bereits in der 288 Quadratmeter großen Weltraum-Explorationshalle des DFKI Robotics Innovation Center getestet.

Die Forschergruppe um Prof. Dr. Frank Kirchner konstruierte und programmierte das Roboterteam über dreieinhalb Jahre im Projekt RIMRES (Rekonfigurierbares Integriertes Mehr-Roboter Explorations-System). Den Auftrag für das 3,7 Mio. Euro schwere Vorhaben gab die Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, finanziert mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Projektziel war es in einer Übungsmission auf der künstlichen Kraterlandschaft zu zeigen, dass heterogene Roboter gemeinsam komplexe Aufgaben autonom oder teilautonom bewältigen können.

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„Mit der Einführung von sich selbstständig rekonfigurierenden Systemen beschreitet die Raumfahrtrobotik neue Wege. Diese führen zu größeren Missionszielen, langfristigen Operationen und kostengünstigeren Einsätzen“, sagt Kirchner, wissenschaftlicher Verantwortlicher des Projekts: „Die in dieser Forschung entstehenden Basistechnologien dienen auch irdischen Einsätzen. Tiefsee-Explorationssysteme könnten zum Beispiel nach diesem Vorbild entwickelt werden.“

Das RIMRES-System zeichnet sich durch eine intelligente elektromechanische Schnittstelle zwischen Rover und Kletterroboter aus. Über diese teilen die Roboter Energie und Informationen. Das ermöglicht eine reibungslose Teamarbeit. “Sherpa und CREX können wie ein einziges System agieren, arbeiten aber im getrennten Zustand völlig unabhängig voneinander“, sagt Projektleiter Florian Cordes.

So kann der rund 160 Kilogramm schwere Sherpa seinen 27 Kilogramm leichten Begleiter am Kraterrand absetzen und ihm den Befehl geben, den Abhang herabzusteigen. CREX kehrt mit Gesteinsproben aus dem Krater zurück. Der robuste Rover ist ein Multitalent: Dank eines Navigationsmoduls findet er sich im Gelände zurecht, kann weite Strecken energieeffizient fahren und einzelne Räder heben, um Hindernisse zu überwinden. Mit seinem zwei Meter langen Greifarm stützt er sich ab, falls er in sandigem Boden stecken bleibt oder lädt Nutzlasten wie Akkus und wissenschaftliche Messgeräte ab. Durch integrierte Kameras lässt sich die Mission von der Erde aus beobachten. Das Team kann durch weitere Roboter ergänzt werden.

Sherpa im Laboreinsatz

Die Existenz gefrorenen Wassers auf dem Mond eröffnet der bemannten Raumfahrt neue Perspektiven. Wasser lässt sich in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen – daraus kann Atemgas für Astronauten und Treibstoff für Raketen gewonnen werden. Hinweise auf Wasser in Kratern am Südpol des Erdtrabanten wurden im Jahr 2009 anhand von Spektrometer-Daten festgestellt. Nun gilt es herauszufinden, in welcher Tiefe, Konzentration und Verteilung das Wassereis in den Kratern schlummert. Im vergangenen Dezember jährte sich die letzte bemannte Mondmission zum 40. Mal.

Projektpartner war das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnik und Mikrogravitation (ZARM). Beteiligt waren außerdem Astrium, das Bremer Raumfahrtunternehmen OHB-System und das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. RIMRES wurde gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. (jv)

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