Roboter in der Wüste, Bild: DFKI/Florian Cordes

Die am Weltraumszenario beteiligten mobilen Systeme SherpaTT (links), Coyote III (hinten im Krater) und die Basistation mit aufgestecktem Nutzlastmodul (rechts). Bild: DFKI/Florian Cordes

Die Erkenntnis, dass sich Utahs Halbwüste besonders gut als Testareal für Marsmissionen eignet, ist nicht neu: seit 2011 betreibt die Mars Society im Süden des Bundesstaates nahe der Kleinstadt Hanksville die Mars Desert Research Station, eine Forschungsstation mit Weltraum-Habitat, in der regelmäßig bemannte Marsaufenthalte simuliert werden.

Etwas nördlich davon stellen die DFKI-Wissenschaftler verschiedene Robotersysteme im Rahmen einer vierwöchigen, vom DLR in dem Projekt FT-Utah (Field Trials Utah) geförderten Feldtestkampagne auf die Probe. Die Systeme sind Teil des laufenden Vorhabens TransTerrA, das auf die Entwicklung von Raumfahrttechnologien und deren Transfer in irdische Anwendungen zielt. Dazu gehört auch die Durchführung einer Weltraummission, in der Roboter im Team autonom komplexe Aufgaben erfüllen. Die Feldtests in Utah bieten den Wissenschaftlern erstmalig die Gelegenheit, die Missionsabläufe in einer natürlichen, realitätsnahen Umgebung zu testen.

Zwei Roboter im Einsatz

Sicher in einem Schiffscontainer verstaut, treten zwei DFKI-Roboter die Reise über den Atlantik an: zum einen der Schreit-Fahrrover SherpaTT, der – dank seines aktiven Fahrwerks – selbst schwieriges Gelände gekonnt überwinden und zugleich größere Nutzlasten, wie zusätzliche Sensorik, Akkus oder Werkzeuge, transportieren kann. Unterschiedliche Sensoren lassen ihn seine Umgebung autonom erkunden, und ein Roboterarm ermöglicht es ihm, Objekte vielfältig zu manipulieren. Zusätzlich ist der Rover mit mehreren elektromechanischen Schnittstellen ausgestattet, mittels derer er sich an unterschiedliche Missionsszenarien anpassen kann.

Der zweite Roboter ist ein Mikro-Rover namens Coyote III, der sich mithilfe einer Sternradkonstruktion besonders schnell in unwegsamem Gelände fortbewegt. Auch er ist mit Sensoren für die autonome Exploration und zusätzlichen Schnittstellen ausgerüstet, die zum Beispiel das Andocken von Manipulatoren und weiteren Nutzlastmodulen ermöglichen.

Der Schwerpunkt der Feldtestkampagne in Utah liegt auf der Simulation einer sogenannten Sample-Return-Mission, bei der Bodenproben der Marsoberfläche für Analysezwecke zur Erde zurückgebracht werden. Dafür errichten die beiden Rover unter Verwendung einer Basisstation, die dem Aufladen ihrer Batterien und der Datenübertragung dient, sowie zusätzlicher Nutzlastmodule eine logistische Kette.

Die Aufgabe von SherpaTT ist es, die Umgebung umfassend zu erkunden und durch den Einsatz seines Manipulatorarms Bodenproben zu entnehmen. Der kleinere Coyote III übernimmt die Rolle eines Shuttles, das die entnommenen Proben einsammelt und zur Landestation transportiert. Zur selben Zeit in Bremen: die Kontrolle des Missionsablaufs erfolgt phasenweise ferngesteuert per Satellitenlink durch eine am Robotics Innovation Center errichtete Kontrollstation. Von hier aus kann ein menschlicher Operator mithilfe eines tragbaren Oberkörper-Exoskeletts in die viele tausend Kilometer entfernt durchgeführte Mission eingreifen und die Roboter direkt steuern.

Vorhaben TransTerrA

Felsige Wüstenlandschaft, Bild: DFKI/Florian Cordes
Die abgelegene, felsige Wüstenlandschaft in Utah bietet optimale Bedingungen für Marssimulationen. Bild: DFKI/Florian Cordes

Zurück in Deutschland fließen die Ergebnisse der Feldtestkampagne in das Vorhaben TransTerrA ein. Eine weitere Frage lautet in diesem Zusammenhang, wie sich die für Weltraummissionen entwickelten Systeme und Technologien auf irdische Anwendungen übertragen lassen. Denn Roboter, die selbstständig Aufgaben unter den harschen Bedingungen fremder Planeten durchführen können, eignen sich auch für den Einsatz in menschenfeindlichen Umgebungen auf der Erde, etwa in der Tiefsee oder in nach Industrieunfällen kontaminierten Gebieten.

Das Projekt FT-Utah wird von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. hei