Die NASA, die europäische Weltraumorganisation und andere Investoren stecken Milliarden in die Entwicklung von Robotik- und KI-Anwendungen, die für den Einsatz in der Schwerelosigkeit geeignet sind. Diese inspirierende neue Technologie hat das Potenzial, Missionen zu unterstützen, Erkundungen zu erleichtern und vielleicht sogar die Umsiedlung auf einen anderen Planeten zu ermöglichen.
Von Robby aus Alarm im Weltall bis hin zu den Star Wars-Ikonen R2-D2 und C-3PO – seit Jahrzehnten stellen wir uns Roboter im Weltraum vor. Heutzutage sind sie jedoch nicht mehr nur auf der grossen Leinwand zu sehen, sondern werden immer mehr zur Realität.
„Ich denke, dass irgendwann auch wir Menschen den Mars erforschen können. Bis es aber so weit ist sollten wir so viel wie möglich mit Robotern erkunden, um möglichst viel über den Planeten zu lernen.“
– John Glenn, US-amerikanischer Kampfpilot, Ingenieur, Astronaut, Geschäftsmann und Politiker. Er war der dritte Amerikaner im Weltraum und der erste Amerikaner, der die Erde umkreiste.
Autonome Raumsonden
Vergessen Sie den Mond − bereiten Sie sich darauf vor, weit darüber hinaus zu reisen! Dank hochmoderner autonomer Roboter sind die Möglichkeiten, in unerforschte Bereiche unseres Sonnensystems vorzudringen, grenzenlos.
Noch immer träumen viele davon, dass das Leben auf dem Mond oder dem Mars einmal möglich ist. Dazu müssten diese erst einmal verändert werden. Hier kommen die Raumsonden ins Spiel.
Eine Raumsonde ist ein unbemanntes Gerät, das den Weltraum erkunden und wertvolle wissenschaftliche Daten sammeln soll. Ausgestattet mit wissenschaftlichen Instrumenten und Werkzeug wird sie von der Erde aus gestartet, um die Atmosphäre und Zusammensetzung von Planeten, Monden und anderen Himmelskörpern zu untersuchen. Sonden können im tiefen Weltraum operieren, Planeten oder Monde umkreisen oder sogar auf deren Oberfläche landen. Einige Sonden bleiben für immer im All und ermitteln ihre Daten per Funk, während andere zur Erde zurückkehren und Proben und Daten mitbringen.
Seit November 2018 erkundet ein Roboter namens InSight den Mars und hat dabei mehr als 1.300 Erdbeben festgestellt, von denen einige durch Bewegungen von geschmolzenem Gestein verursacht wurden. Ausserdem wurden durch Meteoriteneinschläge verursachte Erschütterungen festgestellt und Eis in der Nähe des Äquators entdeckt. Während des zweiten Teils der Mission untersuchte InSight die innere Struktur des Planeten, einschliesslich Kruste, Mantel und Kerndicke. Er lieferte detaillierte Wetterdaten, die über ein ganzes Marsjahr (687 Tage) gesammelt wurden, und lieferte Informationen für verschiedene atmosphärische Untersuchungen. Und wie Ajay B. Limaye, Assistenzprofessor an der Universität von Virginia, in einem Interview mit der Nachrichten-Website der Universität sagte, „gab es noch nie eine solche Menge an Daten vom Boden des Mars“.
Ein frei schwebendes Astronauten-Assistenzsystem
CIMON, der Crew Interactive Mobile Companion, ist ein frei schwebendes Astronauten-Assistenzsystem, das künstliche Intelligenz nutzt, um mit der Crew an Bord der Internationalen Raumstation ISS zu interagieren. Es wurde von Airbus im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt und verwendet das KI-System „Watson“ von IBM CIMON verfügt über eine Kamera, um seine Umgebung sehen zu können, und eine digitale Stimme, um Fragen zu beantworten und mit Astronauten interagieren zu können.
Das erste Foto von CIMON im Weltraum wurde nach zwei Jahren an Bord der Internationalen Raumstation aufgenommen. Das sprachgesteuerte Astronauten-Assistenzsystem soll als Datenbank, Computer und Kamera die Forschung der Astronauten unterstützen.
Mit CIMON-2 geht die Entwicklung von Weltraumassistenten weiter. Die aktualisierte Version von CIMON hatte 2020 ihr Debüt auf der Internationalen Raumstation. Darüber hinaus arbeitet die NASA auch an der Entwicklung eines ChatGPT-ähnlichen Astronauten-Assistenzsystems, um “dialogische Interaktionen” mit den Raumfahrzeugen führen zu können. So nimmt die Popularität von OpenAI nicht nur auf der Erde sondern auch im Weltraum zu.
Roboterhunde auf dem Mond
Bevor eine menschliche Besiedlung des Mondes in Betracht gezogen werden kann, müssen umfangreiche wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt werden. Zur Unterstützung dieses Versuchs haben Wissenschaftler und Studenten fortschrittliche Roboterhunde eingesetzt, die in Zukunft auf dem Mond unterwegs sein könnten. Mit ihrer Fähigkeit, steile Hänge hinaufzuklettern, zu springen, zu graben und erhöhtes Gelände zu erkunden, könnten sie den Menschen eines Tages helfen, den Mond und andere Planeten zu erkunden.
Der von der ETH Zürich und der Universität Zürich entwickelter Roboterhund GLIMPSE hat 2022 seine erste Bewährungsprobe zusammen mit anderen Erkundungsrobotern erfolgreich bestanden. Die Aufgabe von GLIMPSE ist es, mehr über die Südpolregion des Mondes herauszufinden.
Ein weiteres Konzept für Roboterhunde ist der LEAP (Legged Exploration of the Aristarchus Plateau), der auf der Oberfläche des European Large Logistics Lander (EL3) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) laufen soll. Sein Design wurde vom Roboterhund ANYmal beeinflusst, der von der ETH Zürich und ihrem Ableger ANYbotics entwickelt wurde.
„Mit dem Roboter können wir wichtige Merkmale untersuchen, um die geologische Geschichte und Entwicklung des Mondes zu studieren, wie die Auswurfmassen um Krater, frische Einschlagstellen und eingestürzte Lavaröhren, wo das Material möglicherweise nicht durch Weltraumverwitterung und andere Prozesse verändert wurde.”
– Patrick Bambach, Ingenieur am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.
Der Satellitenmechaniker
Im Weltraum befinden sich Tausende von Satelliten, die nicht nur das Wetter vorhersagen, sondern auch Planeten und Galaxien erforschen, um uns ein besseres Verständnis vom Universum zu verschaffen.
Aber was passiert, wenn etwas schief läuft? Schliesslich kann nicht schnell mal ein Mechaniker vorbei kommen, oder? Doch, tatsächlich lassen sich Satelliten im Weltall reparieren.
Nach Angaben von Orbital Today befanden sich Mitte 2022 mehr als 5.000 Satelliten in der Umlaufbahn. Die durchschnittliche Lebensdauer der Satelliten beträgt 5 bis 15 Jahre. Daher können einige von ihnen ausfallen, während andere gewartet werden müssen.
Der NASA-Satellit Solar Maximum Mission war 1984 der erste Satellit, der im Weltraum repariert wurde. Dafür wurde der Satellit in die Ladebucht der Raumfähre Challenger gehievt, wo er dort repariert werden konnte. Seitdem gab es einige weitere Satelliten, die in der Umlaufbahn gerettet oder repariert werden mussten. 2020 gelang es dem „Mission Extension Vehicle-1“ (MEV-1), die Lebensdauer des Satelliten (Intelsat 901, auch IS-901) in der geostationären Umlaufbahn zu verlängern, indem es dem Satelliten Wartungs- und Antriebskapazitäten zur Verfügung stellte.
Es gibt weitere bevorstehende Missionen, bei denen Satelliten in der Umlaufbahn aufgetankt und repariert werden sollen. Die Mission OSAM-1 (On-orbit Servicing Assembly, Manufacturing-1) beispielsweise soll im Jahr 2024 starten und dient der erstmaligen Inspektion, Überholung und Betankung eines alternden US-Regierungssatelliten im Weltraum.
Der Astronauten-Assistent
Das ist R5, auch Valkyrie genannt, ein über 1,80 Meter grosser, 125 Kilogramm schwerer humanoider Roboter. Er soll Astronauten bei einer Vielzahl von Aufgaben im Weltraum zu unterstützen. R5 ist vollständig batteriebetrieben und mit mehreren Aktoren ausgestattet, die einen 44-Grad-Bewegungsradius ermöglichen, verfügt über Greifhände für die Erledigung von Aufgaben sowie über Sensoren und Kameras in Kopf und Brust.
Ursprünglich wurde der Roboter vom Johnson Space Center (JSC) für die DARPA Robotics Challenge 2013 gebaut, wurde jedoch später Teil der NASA Space Robotics Challenge. Seither arbeiten die Northeastern University, das Massachusetts Institute of Technology (MIT) und die University of Edinburgh an der Software, die den Roboter weltraumtauglich machen soll.
Der Astronauten-Assistent begibt sich auf eine aufregende neue Mission weit weg von zu Hause (aber immer noch auf der Erde), in Australien. Dort sollen seine ferngesteuerten Manipulationsfähigkeiten auf einer Offshore-Energieanlage des Energieunternehmens Woodside Energy getestet werden. Er soll die Effizienz und Sicherheit der Offshore-Aktivitäten von Woodside erhöhen und gleichzeitig das Personal und die Umwelt schützen. Damit soll der Assistent seine Vielseitigkeit bei der Erfüllung lebenswichtiger Aufgaben sowohl im Weltraum als auch auf der Erde beweisen.
„Wir freuen uns, die nächste Phase der Entwicklung und Erprobung fortschrittlicher Robotersysteme einzuleiten, die das Potenzial haben, das Leben auf der Erde positiv zu beeinflussen, indem sie sicherere Operationen in gefährlichen Umgebungen ermöglichen.“
– Shaun Azimi, Leiter des Teams für Geschicklichkeitsroboter bei der NASA Johnson
Obwohl es sich um einen bodengebundenen Roboter handelt, könnte der Astronauten-Assistent oder seine verbesserte Version eines Tages ins All geschickt werden.
Von Mikrogravitationsrobotern, die speziell für den Einsatz in der Schwerelosigkeit entwickelt wurden, bis hin zu Planetenrobotern wie den Mars-Rovern, die bahnbrechende Entdeckungen gemacht haben, darunter den Nachweis von Wasser auf dem Mars − Diese Einsätze von Robotern im Weltraum sind nur die Spitze des intergalaktischen Eisbergs. Darüber hinaus sind viele weitere Entwürfe und Prototypen in Arbeit.
Indem sie uns ermöglichen, Aufgaben zu erledigen, die weit über unsere menschlichen Fähigkeiten hinausgehen, definieren diese intelligenten Technologien die Grenzen der Weltraumforschung auf spannende Weise neu.
