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Forschung unter Extrembedingungen Tiefsee- und Raumfahrtexperten schmieden Forschungsallianz

Autor / Redakteur: Stefan Parsch, dpa / Sebastian Gerstl

Auf fremden Himmelskörpern oder auf dem Meeresgrund: Robotersysteme sollen künftig autonomer arbeiten. Dazu haben deutsche Meeres- und Raumfahrtforscher eine Allianz geknüpft. In der Mondlandschaft des Ätna haben sie die Möglichkeiten solcher Roboter getestet.

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Die HGF Allianz ROBEX (Robotische Exploration extremer Umwelten) beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und der technischen Entwicklung von robotischen Infrastrukturen auf dem Mond wie auch in der Tiefsee. Ein Fokus der Allianz liegt dabei auf dem modularen Aufbau der Station sowie der Rekonfigurierbarkeit.
Die HGF Allianz ROBEX (Robotische Exploration extremer Umwelten) beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und der technischen Entwicklung von robotischen Infrastrukturen auf dem Mond wie auch in der Tiefsee. Ein Fokus der Allianz liegt dabei auf dem modularen Aufbau der Station sowie der Rekonfigurierbarkeit.
(Bild: ROBEX / DLR / CC BY 3.0)

Während der vergangenen fünf Jahre hat der Marsrover „Curiosity“ wichtige Erkenntnisse zum Mars geliefert: Seit das Gefährt am 6. August 2012 auf der Oberfläche des Nachbarplaneten sanft aufsetzte, fanden Forscher mit seiner Hilfe Kohlenstoffverbindungen, lebenswichtige chemische Elemente und Spuren, die sehr wahrscheinlich durch fließendes Wasser entstanden sind.

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Doch weit gekommen ist der Rover in dem halben Jahrzehnt nicht. Bis April hatte er sich gerade 16 Kilometer von der Landestelle entfernt. Ein Grund für die geringe Distanz: Jede noch so kleine Strecke müssen Forscher auf der Erde minuziös planen und an den Rover funken. Um die Reichweite solcher Fahrzeuge künftig zu erhöhen, wollen Forscher die Vehikel autonom fahren lassen, ohne Korrektur durch Menschen. Von Vorteil wäre das nicht nur auf fremden Himmelskörpern: Ähnliche Schwierigkeiten müssen Meeresforscher meistern, etwa wenn sie Tauchroboter unter das Meereseis schicken.

Angesichts solcher Parallelen tun sich Raumfahrttechniker und Tiefseeforscher vermehrt zusammen, um die Herausforderungen gemeinsam anzugehen. Die Zeitschrift „Science Robotics“ widmete der Erkundung von Ozeanen und Himmelskörpern durch Roboter kürzlich einen Schwerpunkt. „Weltraum und Ozean stellen wahrscheinlich die schwierigsten Umgebungen für Robotik dar“, schrieben Autoren um Neil Jacobstein vom NASA Research Park im kalifornischen Moffett Field im Editorial. „Beide Bereiche bringen die Erfassung durch Sensoren, die Kontrolle und Handhabung von Robotersystemen durch extrem harte Bedingungen an ihre Grenzen.“

Tiefsee und Ozean haben viel gemeinsam: Sie sind schwer zu erreichen, und ihre Erkundung ist äußerst kostspielig. Im Meer kommen Dunkelheit und enormer Druck hinzu: Alle zehn Meter steigt der Druck der Wassersäule um ein bar - also etwa um den normalen Luftdruck an der Erdoberfläche. Ein weiteres Problem: Im Wasser kommen Funkwellen nicht weit, so dass Signale akustisch übertragen werden müssen - ähnlich, wie es Wale machen. Das schränkt die Rate der Datenübertragung enorm ein.

Auf Mond und Mars gibt es zwar Licht, hier erschweren aber extreme Temperaturschwankungen die Arbeit: Wenn ein Fahrzeug auf dem Mond in den Schatten fährt, kann die Temperatur etwa von +130 auf –150 Grad Celsius fallen. Und während auf der Erde die Lufthülle und das Magnetfeld viel kosmische Strahlung abhalten, sind Geräte auf vielen Himmelskörpern der Strahlung ausgesetzt. Hinzu kommt die große Entfernung. Beispiel Mars: Je nachdem, wie weit der Planet von der Erde entfernt ist, kann es bis zu 20 Minuten dauern, bis ein Funksignal dort ankommt – obwohl die Radiowellen mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind.

Das alles spricht für den Einsatz autonomer Fahrzeuge, denen man nur noch Zielkoordinaten übermittelt und die sich den Weg dorthin selbst suchen. Oder die monatelang unter Wasser nach einem vorgegebenen Plan Proben sammeln und die meiste Zeit im Ruhemodus verharren, um Energie zu sparen. So arbeitet etwa das Unterwasserkettenfahrzeug Tramper, das das Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven betreibt. Es sammelt über ein Jahr lang unter dem Eis der Arktis am Boden Sedimentproben. Deren Sauerstoffgehalt soll Aufschluss geben über die Aktivität von Meeresorganismen.

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