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Mit diesen Robotern wollen deutsche Forscher den Mars erobern

Anna Schughart 17.05.2018 Lesezeit 5 Min

SpaceX-Gründer Elon Musk träumt für 2025 schon von einer Kolonie auf dem Mars – aber ohne Roboter wird nichts. An den Maschinen für solch eine Mission arbeiten bereits deutsche Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen. Noch hören sich deren Pläne wie Science-Fiction an.

Wenn die ersten Menschen den Mars betreten, werde sie dort nicht alleine sein: Eine Vielzahl von Robotern wird ihre Ankunft vorbereitet haben. Maschinen, die den Landeplatz ausgekundschaftet haben. Die vielleicht sogar schon Rohstoffe abbauen, eine Funkstationen oder ein Habitat aufgebaut haben. Im Idealfall müssen die Astronauten und Astronautinnen also nur noch die Tür ihres neuen Zuhauses aufschließen.

Solch eine Kolonien auf dem Mars oder auf dem Mond werden ohne Hilfe von Robotern Träume bleiben. Die Weltraumpläne von ESA, NASA und anderer Weltraumagenturen sind nicht nur für Menschen eine Herausforderung. Auch die Roboter müssen neue Fähigkeiten lernen.

Bisher sind Fahrzeuge wie Curiosity oder der für 2020 geplante ExoMars Rover eher Einzelkämpfer. Gut ausgerüstete Multitalente, die im Dienst der Wissenschaft unterwegs sind. „Wir denken, dass in Zukunft Mehrrobotersysteme immer wichtiger werden“, sagt Florian Cordes vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). Ein Roboter ist dann nicht mehr für alles verantwortlich, sondern mehrere Roboter mit unterschiedlichen Spezialisierungen müssen zusammenarbeiten – und können gemeinsam mehr erreichen.

Die beiden Roboter des TransTerrA Projekts: SherpaTT (links) und Coyote III (im Krater).

Am DFKI erforscht Cordes, wie das aussehen könnte. Für das Projekt TransTerrA haben er und seine Kollegen und Kolleginnen sich ein hypothetisches Missionsziel gesteckt: Eine Probe des Mond- oder Marsbodens zur Erde zurückzubringen. (Für eine solche Marsmission gibt es tatsächlich Ideen, bisher wurden sie aber noch nicht umgesetzt.) Cordes und sein Team haben dazu einen großen Erkundungsroboter mit den Namen SherpaTT entwickelt, der Proben nehmen kann. Ein kleineres Shuttle (Coyote III) kann dann zwischen SherpaTT und der Landefähre hin und her pendeln.

Damit die Mission gelingt, müssen Rover und Shuttle gut zusammenarbeiten. „Nachdem sie sich zum Beispiel getrennt haben, müssen sie sich wiederfinden können“ sagt Cordes. Die ganz unterschiedlich großen Roboter brauchen deshalb sowohl eine mechanische Schnittstelle, an der sie sich verbinden können, um Daten oder Energie auszutauschen. „Aber auch die Software muss passen“, sagt Cordes. Denn obwohl die zwei Roboter sich ganz unterschiedlich fortbewegen und andere Aufgaben haben, müssen sie die gleiche Sprache sprechen.

Das Ziel: Die Roboter so autonom wie möglich machen. Denn eine Kommunikation durchs All dauert lange. Je weniger Kommandos die Forscher geben müssen, desto besser. Wenn sie ihren Rover auf dem Mars an einen bestimmten Punkt schicken, dann soll er dort möglichst von alleine hinkommen.

„Der Roboter kann dafür die Umgebung abscannen und aus den 3D-Informationen eine Karte generieren. Dann weiß er, wo er lang fahren kann und welche gefährlichen Stellen er meiden muss“, sagt Cordes. Im Idealfall meldet die Maschine sich erst wieder, wenn sie am Ziel angekommen ist.

Die verzögerte Kommunikation mit der Erde ist aber nicht die einzige Herausforderung, die Weltraumroboter im Gegensatz zu ihren irdischen Verwandten meistern müssen. Angefangen beim ruckeligen Start, erwarten die Roboter je nach Ziel auch mal extreme Temperaturen. Auf dem Mond beispielsweise sind die Nächte bis zu -160 Grad kalt, in der Sonne dagegen kann es bis zu 130 Grad heiß werden. Dazu kommen Staub, Strahlung und unwegsames Gelände.

Bei TransTerrA haben sich die Entwickler vor allem auf die Bewegung durch das Gelände konzentriert. Wollten sie den Roboter eines Tages im All einsetzen, müssten seine Komponenten gegen „weltraumsichere“ Elemente ausgetauscht werden. Die seien allerdings viel teurer und für die reine Forschung erstmal nicht notwendig, sagt Cordes.

Robotern könnten zukünftig aber nicht nur fremde Welten erforschen, sondern auch helfen, neue aufzubauen. Dazu könnten die Infrastrukturroboter alleine, aber auch gemeinsam mit den Astronauten arbeiten. Denn Mensch und Roboter haben immer noch einzelne Vorteile: Roboter sind stärker, können auch in gefährlichen Gebieten eingesetzt werden und mault nicht, wenn sie immer die gleiche Tätigkeit ausführen müssen. Menschen dagegen sind immer noch besser darin, kreative Lösungen für ein unerwartetes Problem zu finden.

So könnte das Konzept Sliding Autonomie bei einer Mondbasis zum Einsatz kommen.

Christoph Petzoldt vom DFKI-Projekt TransFIT arbeitet daran, dass humanoide Roboter und Menschen eines Tages auf fremden Planten oder Monden eng miteinander arbeiten können. Sliding Autonomie heißt das Konzept dahinter: Bei bestimmten Aufgaben handelt der Roboter voll autonom, bei anderen soll er mit Menschen eng kooperieren, ihnen helfen Solarzellen aufzubauen oder auch einfach mal einen Schraubendreher bringen.

Damit das richtig funktioniert, muss der Roboter Neues vom Menschen lernen können. Schließlich kann nicht jede Bewegung für alle denkbaren Situationen vorprogrammiert werden. „Wenn der Roboter einen bestimmten Befehl nicht ausführen kann, weil er ihn nicht kennt, kann ein Astronaut im Exoskelett die Kontrolle über den Roboter übernehmen“, sagt Petzoldt. Der Roboter merkt sich den Bewegungsablauf und soll ihn in unterschiedlichen Kontexten dann selbst ausführen können.

„So dass er den Schraubendreher zum Beispiel nicht nur von einem ganz bestimmten Ort bringen kann, sondern von ganz verschiedenen“, sagt Petzoldt. Er forscht daran, dass das nicht nur bei einarmigen, sondern auch bei zweiarmigen Robotern funktioniert. Damit Maschinen noch komplexere Aufgaben bewältigen können.

Die Roboter, die Petzoldt und Cordes bauen, haben noch keine konkrete Mission in Aussicht. Stattdessen arbeiten die Forscher sozusagen an der übernächsten Robotergeneration. Sie wollen zeigen, was möglich wäre. „Wenn dann eine Mission konkret geplant wird, hat man schon ein großes Potpourri an Lösungen für verschiedene Probleme“, sagt Cordes.

Aber trotzdem kann die Weltraumroboterforschung schon heute nützlich sein – nämlich auf der Erde. Ein Rover könnte den Meeresboden erforschen oder in Katastrophengebiete bei der Suche von Opfern helfen. Und humanoide Roboter könnten statt auf dem Mond auch in irdischen Fabriken eng mit Menschen zusammenarbeiten.