Mit Hilfe der Nanotechnologie sollen miniaturisierte Roboterschwärme ihre Form ständig den Anforderungen anpassen und sich bei Beschädigung selbst heilen können. Vor einigen Tagen gab ein Prototyp des TETWalker eine gelungene Vorstellung.
Ein Beitrag von Andreas Tramposch. Quelle: NASA.
Wissenschaftler des NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland forschen schon seit längerem an Robotern, die in der Zukunft die Erforschung des Weltraumes revolutionieren sollen. Vor einigen Tagen konnte der ersten große Erfolge verzeichnet werden als ein TETWalker, wie dieser Robotertyp benannt wurde, sich erfolgreich am NASA Testgelände vorwärts bewegte. Roboter diesen Typs sollen zukünftig miniaturisiert werden und sich gemeinsam zu ANTS (autonomous nanotechnology swarms) zusammenschließen, die ständig ihre Form verändern können und sich somit den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen optimal anpassen können.
Die Abkürzung TETWalker steht für tetrahedral walker, weil seine Form ein Tetraeder (eine Pyramide mit 3 gleichen Seiten und einer Grundfläche) repräsentiert. Im Prototypen sind in allen Ecken des Tetraeders Elektromotoren angebracht. Diese Knotenpunkte sind über Verstrebungen miteinander gelenkig verbunden und formen ein Tetraeder. Jede einzelne Verstrebung ist in sich verschiebbar wie ein Fuß eines Kamerastativs. Die Elektromotoren in den Knotenpunkten können nun diese Verstrebungen stauchen oder auseinander ziehen. Das führt dazu, dass sich die Pyramide bewegen kann, da sich mit der Längenänderung der Verstrebungen auch der Pyramidenschwerpunkt ändert und dazu führt, dass die Pyramide umkippt. Durch die Tatsache, dass die Knotenpunkte zusätzlich uneingeschränkt als Rotationspunkte dienen, besitzen diese Roboter eine enorme Flexibilität.
Wissenschaftler wollen den Prototypen des TETWalkers mithilfe der Nanotechnologie in eine unvorstellbar winzige Größe verkleinern. Dabei werden die Elektromotoren durch Mikro- und Nano-Elektomechanische Systeme ersetzt und statt den Aluversterbungen werden Carbon Nanotubes zum Einsatz kommen. Die Nanutubes werden nicht nur die Robotergröße enorm verkleinern, sondern aufgrund ihrer Eigenschaft sich komplett einziehen zu können, kann auch die Anzahl der Roboter, die in die Rakete gepackt werden vergrößert werden. Die Pyramiden schrumpfen beim Transport in der Rakete also bis zu dem Punkt wo sich die Knoten berühren zusammen.
Diese miniaturisierten TETWalkers haben nachdem sie sich zu Schwärmen zusammengeschlossen haben einen unübertreffbaren Vorteil gegenüber den momentanen Systemen. Der Schwarm hat eine so große Flexibilität, dass er beinahe jede Form einnehmen kann um die hohen Ziele erfolgreich absolvieren zu können. Zum Beispiel: Während des Fluges durch die Atmosphäre eines Planeten könnte der Schwarm selbstständig durch die Erstellung eines Auftriebsprofils eine optimale aerodynamische Ausbeute erzielen. Nach der Landung, könnten die Miniroboter die Form einer Schlange annehmen, die über unwegsames Gelände dahin gleiten kann. Wenn der Schwarm etwas Interessantes entdeckt hat, wächst er zu einer Antenne und sendet die Daten zur Erde.
Zusätzlich sind die Knotenpunkte dafür ausgelegt sich selbstständig von Verstrebungen zu lösen und an andere Verstrebungen anzudocken. Im Falle einer Beschädigung des Roboterschwarms aufgrund eines Meteoritentreffers oder einer rauen Landung ist der Schwarm selbständig in der Lage sich selbst zu heilen indem er sich wieder mit unbeschädigten Knotenpunkten vereinigt. “Raumfahrzeuge sind deswegen zu teuer, weil ein Fehler in nur einer Komponente das ganze Raumfahrzeug außer Kraft setzen kann. Daher ist ein Raumfahrzeug mit mehreren Backupkomponenten ausgestattet um die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers zu reduzieren. Wir würden alle nicht lange Leben, wenn unsere Körper genauso arbeiten würden. Deswegen werden bei einer Verletzung die beschädigten Zellen durch neue ersetzt. In ähnlicher Weise werden in einem Roboterschwarm unbeschädigte Einheiten miteinander verbunden und erlaubt somit einen gewissen Grad an Beschädigung um die Mission trotzdem erfolgreich beenden zu können,” sagte Dr. Steven Curtis, Wissenschaftler des ANTS-Projekts.
Auch wenn es noch dauern wird, bis tatsächlich solche Roboterschwärme Planeten und den Weltraum erforschen werden, hat diese Entwicklung eindeutig das Potenzial die Erforschung des Weltraums in der Zukunft zu revolutionieren.