Flink wie der Sandfisch
Marsrover bewältigt Sandstrecken schwimmend
Ein autonomes Roboterteam soll auf dem Mars zur Suche nach Wasser und außerirdischem Leben ausschwärmen. Das jüngste Teammitglied schwimmt durch feinkörnigen Sand.
Wie findet man Spuren außerirdischen Lebens, das sich vor Äonen in den Meeren des Mars entwickelt haben könnte? Am besten, indem man es in einem übriggebliebenen Gewässer auf dem roten Planeten direkt beobachtet. In der VaMEx-Initiative arbeiten verschiedene Forschergruppen gemeinsam daran, im Valles Marineris auf dem Mars nach Leben zu suchen. Gemeinsam mit weiteren Teams plant das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einen selbstständig navigierenden Roboterschwarm zu entwickeln, dessen Mitglieder kollaborativ ein Gebiet absuchen und Proben einsammeln können.
Während auf der Marsoberfläche wegen des geringen atmosphärischen Drucks Wasser nur als Eis oder als Wasserdampf bestehen kann, sieht die Welt am Grunde des bis zu sieben Kilometer tiefen Grabenbruchs ganz anders aus. Dort unten erwarten Physiker, einen Atmosphärendruck von knapp 13 Millibar vorzufinden, Wasser könnte in seiner flüssigen Form vorhanden sein. Falls auf dem Mars eigenständig Leben entstanden sein sollte, könnte es dort unten bis heute fortbestehen.
Diese biologische Nische abzusuchen, ist aber eine technische Herausforderung. Ferngesteuerte Roboter würden die meiste Zeit wartend herumstehen, denn die Erde ist weit entfernt, mindestens 55 und maximal 400 Millionen Kilometer. Steuersignale von der Erde benötigen daher zwischen 3 und 22 Minuten; Rückmeldungen und Sensorsignale eines Roboters laufen vom Mars zur Erde noch einmal genau so lange.
Autonome Roboter wären daher gezwungen, automatisiert zu navigieren, weite Strecken zu überwinden, steile Hänge hinabzuklettern und eigenständig Proben zu untersuchen. Mehrere Gruppen entwickeln zu diesem Zweck einen heterogenen Roboterschwarm.
Für das jüngste Mitglied hat sich ein Team um den Informatiker Marco Schmidt an der Universität Würzburg den Sandfisch (Scincus scincus) zum Vorbild genommen, eine Wüstenechse aus der Sahara. Dieses Tier kann sich über und sogar unter der Sandoberfläche rasch fortbewegen.
In Anlehnung an den Sandfisch haben die Würzburger nicht auf herkömmliche Räder gesetzt, die im weichen Boden schnell durchrutschen, einsinken oder stecken bleiben würden. Sie entwickelten stattdessen Räder, die die Wechselwirkungen des Sandfischs mit dem feinkörnigen Sand nachahmen. Durch getrennte und wellenförmig angeordnete Radabschnitte erzeugen die Räder sowohl Längs- als auch Querkräfte. Man sieht das auch an den sinusförmigen Spuren, die sie im Sand hinterlassen. Zusätzlich haben sich die Würzburger entschieden, die Räder besonders breit und sehr leicht zu bauen, damit diese einen möglichst geringen Bodendruck erzeugen.
In Kooperation mit dem Bremer DFKI (Deutsches Zentrum für Künstliche Intelligenz) und der Universität Bremen testeten die Forscher ihren neuen Rover inzwischen im Freigelände und veröffentlichten jüngst Videoaufnahmen, die zeigen, wie sich das Gefährt stabil durch Sand nach vorn arbeitet und dabei robust steuern lässt.
Diverse Roboter als Suchmannschaft
Während die Würzburger an diesem neuen Sandexperten unter den Rovern arbeiten, entwickeln weitere VaMEx-Forschergruppen andere Teammitglieder der künftigen Suchmannschaft. Geplant sind beispielsweise fliegende Drohnenschwärme und menschenähnliche Laufroboter.
Andere Projekte haben bereits Konzepte hervorgebracht, um die Navigation des Schwarms auf dem Mars mithilfe von Laserscannern, Kameras und Funkkommunikation zu realisieren. Zusätzlich arbeiten Entwickler an einer Möglichkeit, wie Roboter aus einer Höhle heraus immer noch mit Satelliten kommunizieren und auch in dieser Umgebung sicher navigieren können. So will man später auch Höhlen und Lavatunnel durchsuchen. Mehrere Kleinsatelliten im Marsorbit sollen die Autonomie des Roboterschwarms zudem erhöhen. (agr@ct.de)
Rover im Video: ct.de/yyjb