Würzburger Roboter proben für den Mars

Bemannte Marsmissionen sind zwar ein erklärtes Ziel von Weltraumbehörden wie der NASA oder dem kommerziellen Raumfahrtunternehmen SpaceX, bis es soweit ist, dürften allerdings noch einige Jahre vergehen. In der Zwischenzeit werden solche Einsätze auf der Erde simuliert und erprobt.

An einer solchen Testmission, der Mars-Simulation AMADEE-24, sind auch Studierende des Elitestudiengangs Satellite Technology an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) beteiligt. Hierfür haben sie zwei Robotersysteme entwickelt, die in drei Experimenten zum Einsatz kommen werden.

Armenische Wüste als Roter Planet

Durchschnittlich rund 70 Millionen Kilometer liegen zwischen Erde und Mars. Soweit müssen die Würzburger Roboter natürlich nicht reisen. Für sie geht es in die armenische Provinz Ararat. Die Region wurde aufgrund ihrer geologischen und topografischen Ähnlichkeit mit dem Mars ausgewählt.

„Die Nachbildung von Mensch-Roboter-Oberflächenaktivitäten auf dem Mars in irdischen Analoga, sogenannten Analogumgebungen, hat sich als effektiv erwiesen, um die optimale Missionsarchitektur für komplexe Forschungseinsätze zu entwickeln“, erklärt Professor Andreas Nüchter. Er leitet an der JMU den Lehrstuhl für Robotik.

AMADEE-24 wird vom Österreichischen Weltraum Forum (ÖWF) in Kooperation mit der Armenischen Weltraumagentur durchgeführt. Die Generalprobe haben die Würzburger Roboter beim „Dress Rehearsal 2“ in Wien bereits gemeistert, von Anfang März bis Anfang April folgt nun der Ernstfall in Armenien.

Analog-Astronauten steuern die Robotersysteme

AMADEE-24 dient als authentischer Probelauf für die astronautische Erforschung des Roten Planeten. Eine sechsköpfige Crew hochqualifizierter Analog-Astronauten wird während der Simulation Experimente mit Raumanzug-Prototypen durchführen, um zukünftige menschliche und robotische Marserkundungsmissionen vorzubereiten.

Analog-Astronauten bleiben grundsätzlich auf der Erde und liefern mit ihrer Arbeit wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse für bemannte Weltraummissionen.

Während des Einsatzes in Armenien befinden sich die Astronauten in völliger Isolation und stehen in Kontakt mit einem speziellen Mission Support Center in Österreich. Dabei wird eine 10-minütige Zeitverzögerung in der Kommunikation simuliert.

Während des „Dress Rehearsal 2“ wurden sie bereits darauf trainiert, die Robotersysteme zu steuern und die wissenschaftlichen Fragestellungen mit den Robotern als Werkzeuge durchzuführen.

Die Aufgabe der Würzburger Robotersysteme: Neben dem Erstellen von 3D-Karten und geologischen Analyseexperimenten soll eine Ultrawideband (UWB) Lokalisierung mittels Trilateration getestet werden. Dazu verteilt der Roboter Sensorknoten, die ein lokales Koordinatensystem aufspannen, und die Lokalisierung erfolgt dann ähnlich wie GPS.

Von der Theorie in die Praxis

Für die Würzburger Studierenden bietet die Beteiligung an AMADEE-24 eine großartige Chance, Erlerntes praktisch anzuwenden.

Viele der Herausforderungen, die im Rahmen der Testmission auftreten, finden sich auch beim Bau von Satelliten. „Es gibt ein Bodensegment, Kommunikation ist nur sporadisch und mit Verzögerungen möglich, Experimente müssen gut geplant und durchgeführt werden“, erklärt Andreas Nüchter.

Explorationsmissionen zum Mond und Mars erfordern eine Satelliteninfrastruktur und tragen dazu bei, das Verständnis für die Vor- und Nachteile künftiger robotischer und astronautischer Erkundungen zu vertiefen.

„Sie bieten einen Mehrwert für die Vorbereitung wissenschaftlicher Operationen in abgelegenen Gebieten und helfen, die Grenzen und Möglichkeiten von Technologie und Arbeitsprozessen zu durchschauen“, fasst Nüchter zusammen.

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Nüchter, Lehrstuhl für Informatik XVII – Robotics, E-Mail:  nuechter@informatik.uni-wuerzburg.de