Quelle: DLR 17. Januar 2024.

17. Januar 2024 – Am 17. Januar 2024 soll der schwedische Projekt-Astronaut der Europäischen Weltraumorganisation ESA, Marcus Wandt, an Bord einer Dragon-Kapsel des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX vom Raumfahrtbahnhof Cape Canaveral in Florida zu seiner Mission „Muninn“ (deutsch: Rabe) aufbrechen. Es ist das erste Mal, dass ein ESA-Astronaut auf einer kommerziellen Mission des US-Startdienstleisters Axiom gebucht wurde. Während seines 14-tägigen Aufenthaltes soll er 20 Experimente absolvieren und zudem Experimenthardware an Bord der Internationalen Raumstation ISS warten.

Zehn solcher Aktivitäten betreffen auch Experimente mit deutscher Beteiligung. Die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordiniert die wissenschaftliche Beteiligung der deutschen Experimente, an denen neben dem DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, dem DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum und dem DLR-Institut für Robotik und Mechatronik auch noch die Ludwig-Maximilian-Universität in München, die Berliner Charité sowie die Universitäten Gießen, Greifswald und Kiel sowie ACCESS Aachen beteiligt sind.

Die ersten wissenschaftlichen Messungen unmittelbar nach der Landung wird Marcus Wandt – wie alle ESA-Astronauten seit Alexander Gerst im Jahr 2014 – im :envihab des DLR in Köln durchführen. Das :envihab, die moderne Forschungsanlage des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin, befindet sich unmittelbar neben dem Europäischen Astronautenzentrum EAC. Neben wissenschaftlichen Experimenten finden dort auch Wandts medizinische Untersuchungen statt.

CIMON: Wissenschaftspremiere im All
Sprachassistenten unterstützen die Menschen bei ihrer täglichen Arbeit. Ein solches digitales Assistenzsystem hilft auch Marcus Wandt auf der ISS. Als „Crewmitglied“ ist CIMON (Crew Interactive MObile companioN) ein fliegender und smarter Astronautenassistent. Ausgestattet mit Künstlicher Intelligenz (KI), soll er die Astronautinnen und Astronauten im „klassischen“ Sinne der Mensch-Maschine-Interaktion bei ihrer täglichen Arbeit unterstützen und noch effizienteres Arbeiten auf der Raumstation ermöglichen. Nach der erfolgreichen Technologiedemonstration mit Alexander Gerst, Luca Parmitano und Matthias Maurer soll CIMON mit Marcus Wandt zum ersten Mal wissenschaftlich in Betrieb gehen. Mit dieser Forschung auf der ISS soll er auf der Erde Innovationen für Anwendungen im Bereich der robotischen Industrieproduktion, der Bildung sowie der Medizin und Pflege vorantreiben. CIMON wurde als Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR an Airbus vergeben und für den Einsatz im europäischen Columbus-Modul auf der ISS entwickelt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut.

Marcus Wandt wird außerdem die Telerobotik-Experimentreihe „Surface Avatar“ unterstützen und von Bord der ISS aus mehrere Roboter auf der Erde kommandieren. Entwickelt werden Technologien zur Mensch-Roboter-Kollaboration, die wesentlich für Erkundungsmissionen zum Mond oder zum Mars sind. Das Projekt wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet und erfolgt in Zusammenarbeit mit der ESA.

Bone Health: Knochengesundheit im Weltraum
Knochenschwund an den unteren Extremitäten ist eine bekannte Folge des Lebens im Weltraum. Er beginnt sehr bald nach dem Verlassen der Erde. Astronautinnen und Astronauten verlieren pro Monat im Weltraum bis zu einem Prozent ihrer Knochenmasse. Dieser Verlust kann das Risiko von Knochenbrüchen und Verletzungen erhöhen. Unter Beteiligung des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin wird im Rahmen eines Experiments zur Knochengesundheit („Bone Health“) untersucht, wie sich die Knochendichte von Marcus Wandt nach seinem zweiwöchigen Aufenthalt im Weltraum verändert. Wird der Knochenschwund nach der Mission anhalten oder sich fortsetzen? Wie lange dauert es, bis sich seine Knochen nach der Rückkehr zur Erde wieder vollständig erholt haben? Bone Health könnte diese Fragen beantworten, die generellen Mechanismen des Knochenschwunds aufdecken und damit Patienten auf der Erde helfen, die an Osteoporose und Wirbelsäulenverletzungen leiden. An dem „Bone Health“-Experiment ist auch das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln beteiligt.

Cardio-Deconditioning: Wie geht es dem Herzkreislauf-System der Astronauten vor und nach dem Flug?
Mit dem ESA-Experiment „Cardio-Deconditioning“, das von einem internationalen Team aus Belgien, Deutschland und Italien geleitet wird, sollen die kardiovaskulären Veränderungen bei Astronauten mit Hilfe moderner kardialer Magnetresonanztomographie (MRT) festgestellt werden. Dabei werden vorhandene Daten aus Simulationen der Schwerelosigkeit mit Missionen in einer niedrigen Erdumlaufbahn und künftigen interplanetaren Missionen verglichen und so akute von chronischen Veränderungen unterschieden. Auf der Erde werden die Ergebnisse dieser Studie bei der Nachsorge von bettlägerigen Patienten sowie von Krebspatienten, die mit Strahlentherapie behandelt werden, hilfreich sein. Marcus Wandt ist der erste ESA-Astronaut, an dem dieses Experiment durchgeführt wird. Zum ersten Mal überhaupt weltweit findet bei der Messung mit Marcus Wandt ein Echtzeit-MRT bei einem Astronauten statt.

BRAIN-DTI: Wie passen sich Gehirne an Weltraumbedingungen an?
Aus der Sicht des Gehirns ist das Leben im Weltraum sehr anstrengend. Das Innenohr meldet dem Gehirn, dass der eigene Körper fällt, aber die Augen zeigen, dass sich nichts bewegt. Da sich die Flüssigkeit in den Kopf verlagert, interpretiert das Gehirn diesen zusätzlichen Druck normalerweise als Zeichen dafür, dass er auf dem Kopf steht – aber im Weltraum gibt es kein Oben oder Unten. Die innere Uhr könnte signalisieren, dass sie nach einem Arbeitstag auf der Internationalen Raumstation müde ist, aber Astronauten erleben alle 24 Stunden 16 Sonnenauf- und -untergänge.

Trotz all dieser widersprüchlichen Signale passt sich das Gehirn an, und innerhalb weniger Tage schweben die Astronauten durch ihr Zuhause im Weltraum, als wären sie dort geboren. Aber das Gehirn scheint auch von der Vergangenheit zu profitieren. Erfahrene Astronauten brauchen weniger Zeit, um sich an die Schwerelosigkeit zu gewöhnen als Neulinge, selbst wenn die Missionen Jahre auseinander liegen. Forscher der Universitäten Antwerpen, Lüttich und Leuven in Belgien haben die „Brain-DTI“-Studie entwickelt, an der auch die Ludwig-Maximilians-Universität München beteiligt ist. Sie wollen mehr darüber erfahren, wie sich die Gehirne von Astronauten an die Bedingungen des Weltraums anpassen.

PK-4: Plasmen in Schwerelosigkeit erforschen
Mit dem Plasmakristallexperiment PK-4 lassen sich Prozesse, die eigentlich auf atomarer Ebene ablaufen, für das menschliche Auge sichtbar machen. Plasma ist ein ionisiertes – also ein elektrisch leitendes – Gas. Wenn es zusätzlich Staubteilchen oder andere Mikropartikel enthält, werden diese aufgeladen und es entsteht ein „komplexes Plasma“. In der Schwerelosigkeit können sich die Teilchen frei ausbreiten und geordnete, dreidimensionale Kristallstrukturen bilden. Die Wissenschaftler gewinnen so grundlegende Erkenntnisse, die zu langfristigen Anwendungen in der Weltraumphysik, der Plasmaphysik und -technologie, der Fusionsforschung sowie bei technischen Flüssigkeiten führen sollen.

So werden Fortschritte in der Halbleiter- und Chiptechnologie, in der Entwicklung moderner Antriebe, Ventile und Stoßdämpfer sowie jüngst auch im medizinischen Bereich beim Abtöten multiresistenter Keime bei der Wundbehandlung und der Desinfektion möglich. Die Plasmaexperimente werden im Auftrag der Deutsche Raumfahrtagentur im DLR und der Europäischen Weltrauorganisation ESA durchgeführt. Wissenschaftlich beteiligt sind die Universitäten Gießen und Greifswald. Marcus Wandt wird während seiner Mission auf der ISS gemeinsam mit dem wissenschaftlichen Team auf dem Boden die 19. Experimentkampagne von PK-4 durchführen.

ANITA-2: Prima Klima oder dicke Luft auf der ISS?
In einer abgeschlossenen Umgebung wie im Inneren der Internationalen Raumstation, muss die Luftzusammensetzung überwacht werden, um die Gesundheit der „Bewohner“ sicherzustellen. Die Hauptbestandteile der Kabinenluft wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid werden bereits durch das Lebenserhaltungssystem der Raumstation überprüft. Das Analysing Interferometer for Ambient Air-2 (ANITA-2) kann jedoch bis zu 33 wichtige chemische Verunreinigungen nahezu in Echtzeit aufspüren. ANITA saugt im Betrieb alle sechs Minuten Umgebungsluft an und untersucht sie mit Hilfe von Infrarotsensoren. Denn jeder Stoff in der Luft kann einem bestimmten Lichtspektrum zugerechnet werden. Nach der Analyse, die nur wenige Minuten dauert, wird neue Luft angesaugt und überprüft. Auf diese Weise erhält man eine detaillierte Aussage darüber, wie sich die Luft in der Station zusammensetzt und wie sie sich über die Zeit verändert. ANITA-2 wurde bei der OHB System AG entwickelt und von dem deutschen ESA-Astronauten Matthias Maurer im Jahr 2021 in Betrieb genommen.

Wartungsarbeiten an Experimenten mit deutscher Beteiligung
Marcus Wandt wird während seiner Mission auch Wartungsarbeiten an Experimenten mit deutscher Beteiligung durchführen. So wird er unter anderem für das Experiment DOSIS 3D MINI die sogenannte DOSIS Main Box neu installieren. Das Experiment soll unser Verständnis der Strahlungsumgebung an Bord der ISS erweitern. Bereits seit 2012 führt das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin gemeinsam mit internationalen Partnern das Experiment im europäischen Columbus-Modul der ISS durch. Dabei wird dort die Verteilung der Strahlenbelastung mit passiven und aktiven Strahlungsdetektoren bestimmt und eine 3D-Dosiskarte der gesamten ISS erstellt.

Zudem wird Marcus Wandt vorbereitende Kalibrierungen in der Material Science Laboratory (MSL) Anlage vornehmen, damit nach seiner Mission dort weitere Experimentläufe stattfinden können. MSL ist ein Ofen, in dem Erstarrungsversuche mit metallischen Legierungen in Schwerelosigkeit zum technologischen Fortschritt in industriellen Gießprozessen von maßgeschneiderten, nachhaltigen Hightech-Materialien auf der Erde – beispielsweise von neuartigen und leichteren Flugzeugturbinenschaufeln und Batteriegehäusen – beitragen sollen. Dafür werden in unterschiedlichen ISS-Schmelzöfen im Material Science Laboratory (MSL) Proben aufgeschmolzen und wieder erstarrt. Denn unter Schwerelosigkeit gelingt das wegen verminderter Strömungen präziser als im Labor auf der Erde. An diesen Versuchen sind unter anderem das DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum, ACCESS Aachen e.V. sowie die Universität Kiel beteiligt. Für seinen Einsatz wurde Markus Wandt vorab an der Bodenanlage MSL EM (Engineering Model) im Institut für Materialphysik im Weltraum durch das MSL Operations Team des DLR- MUSC trainiert.

Gute Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Schweden in der Raumfahrt
Deutschland und Schweden arbeiten in der Raumfahrt eng zusammen. Ein Beispiel ist hier die Deutsch-Schwedische Kooperation in den Studierendenprogrammen REXUS/BEXUS (Raketen-/Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten), und TEXUS (Technologische Experimente unter Schwerelosigkeit), die von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR gefördert und geleitet werden, sowie das DLR-MAPHEUS-Forschungsraketenprogramm mit material- und lebenswissenschaftlichen Experimenten. MAPHEUS (Materialphysikalische Experimente Unter Schwerelosigkeit) wird vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum, dem DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin und der MORABA der DLR-Einrichtung Raumflug und Astronautentraining betrieben und dient als Entwicklungs- und Technologietransfer-Plattform für Forschung unter Weltraumbedingungen. Die Studierenden aus Deutschland und Schweden starten ihre eigenen Experimente auf Höhenforschungsraketen und -ballonen vom Esrange Space Center des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC, das über die Startinfrastruktur im nordschwedischen Kiruna verfügt. Die nächsten TEXUS-Starts sollen Ende Januar 2024 stattfinden, direkt im Anschluss daran der Start von MAPHEUS-14 im Februar 2024.

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• Axiom-3 auf Crew-Dragon zur ISS

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Friedrichshafen, 1. September 2021 – Neue Aufgaben für den künstlichen Astronauten- Assistenten CIMON-2: So wird die KI-gesteuerte, fliegende Servicekugel unter anderem mit dem ESA-Astronauten Matthias Maurer wissenschaftliche Experimente an Bord der Internationalen Raumstation ISS übernehmen und Bildungsangebote aus der Umlaufbahn machen. CIMON-2 ist bereits an Bord der ISS, Matthias Maurer soll im Herbst mit „Crew-3“ zu seiner Mission „Cosmic Kiss“ starten. Den „Missions“-Vertrag für CIMON haben die Raumfahrtagentur im DLR und Airbus unterschrieben. Er sieht insgesamt „in Orbit“-Einsätze mit vier menschlichen Partnern vor.
Nach der erfolgreichen Technologiedemonstration mit Alexander Gerst (CIMON-1) im November 2018 und Luca Parmitano (CIMON-2) im Februar 2020, steht nun die operationelle, wissenschaftliche Nutzung von CIMON im Vordergrund. So soll die wissenschaftliche Pilotstudie bei der CIMON selbst Forschungsgegenstand ist („Human interaction with Al and CIMON“) komplettiert werden. Dazu gehören weitere Aktivitäten in den Bereichen „Unterstützung bei Routineaufgaben“ und „Dokumentation komplexer wissenschaftlicher Aufgaben“. Bei den nun kommenden Missionen wird erstmals eine komplette Experiment-Prozedur durch CIMON angeleitet und nach individuellen Wünschen der Wissenschaftler oder der Crew gezielt dokumentiert.
Zusätzlich soll CIMON-2 wissenschaftliche Unterstützung bei einem Bildungsexperiment (3D kinetic Gas Theory) geben. Die kinetische Gastheorie erklärt die Eigenschaften von Gasen, durch die Vorstellung, dass Gase aus einer sehr großen Anzahl kleiner Teilchen bestehen, die in ständiger Bewegung sind.
Der Vertrag umfasst Arbeitseinsätze mit bis zu vier Astronauten, um eine gesicherte umfassende Datengrundlage zu erhalten, um und die Missionsziele realistisch analysieren zu können. Die Erkenntnisse aus den neuen Einsätzen von CIMON-2 werden helfen, CIMON mit der erforderlichen Performance für zukünftige deutlich komplexere Aufgaben auszustatten.
CIMON-2 wurde aktualisiert: So erhielt er neue Software-Pakete, bekam neue wissenschaftliche Prozeduren, wurde auf neue Sicherheitsstandards angepasst und „lernte“ Deutsch als zweite Sprache, die er im Rahmen von Bildungsangeboten aus dem Orbit nutzen wird; zum Beispiel bei einem Schüler-Quiz und bei einem Erklär-Rundflug mit Astronaut Maurer durch die ISS.

Die CIMON-„Familie“

Entwicklung und Bau des interaktiven Astronauten-Assistenten CIMON wurden von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in Auftrag gegeben und von Airbus in Friedrichshafen und Bremen umgesetzt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig- Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Das ESA User Support Centrum Biotesc an der Hochschule Luzern in der Schweiz hat sich darum gekümmert, dass CIMON auch im Columbus Modul der ISS einwandfrei funktioniert und begleitet die Zusammenarbeit der Astronauten mit CIMON von der Erde aus.

CIMON – die Idee

CIMON ist ein in Deutschland entwickeltes und gebautes Technologie-Experiment zur Unterstützung und Effizienz-Steigerung der Arbeit eines Astronauten. CIMON kann Informationen, Anleitungen zu wissenschaftlichen Experimenten und Reparaturen darstellen und erklären. Ein Vorteil ist, dass der Astronaut beide Hände frei hat, weil er mittels Sprachsteuerung auf Dokumente und Medien zugreifen kann. Weitere Anwendungen sind etwa die Nutzung als mobile Kamera zur Einsparung von Astronauten- Arbeitszeit. Vor allem Routineaufgaben könnten durch CIMON erledigt werden, wie etwa die Dokumentierung von Experimenten, Suche nach Objekten und Inventarisierung. CIMON kann auch sehen, hören, verstehen und sprechen. Seine beiden Augen zur Orientierung sind eine Stereo-Kamera, eine hochauflösende Kamera zur Gesichtserkennung und zusätzlich zwei weitere seitliche Kameras für Fotos und Videodokumentation. Ultraschall-Sensoren messen Abstände zur Kollisions-Erkennung. Seine Ohren sind acht Mikrofone zur Richtungserkennung plus ein Richt-Mikrofon für eine gute Spracherkennung. Sein Mund ist ein Lautsprecher, über den er sprechen und Musik abspielen kann. Kernstück der KI für das Verständnis von Sprache ist die IBM Watson KI- Technologie aus der IBM Cloud. Selbstständiges Lernen von CIMON wurde ausgeschlossen, er muss aktiv durch einen Menschen trainiert werden. Die KI zur autonomen Navigation stammt von Airbus und dient der Bewegungsplanung und Objekterkennung. Durch zwölf interne Rotoren kann sich CIMON frei in alle Raumrichtungen bewegen und rotieren. Somit kann er sich dem Astronauten zuwenden, wenn er angesprochen wird, Kopfnicken, Kopfschütteln und räumlich selbstständig oder auf Kommando folgen.

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• Robot Assistenten – SPHERES, Kirobo, CIMON, Astrobee, …

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Quelle: DLR.

Unter dem Motto „Connecting @ll Space People” wird die wichtigste Konferenz für den globalen Weltraumsektor in dieser Form – ebenfalls zum ersten Mal – kostenlos und auch für die allgemeine Öffentlichkeit zugänglich sein. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert in neuen „Cyberspace“-Formaten aktuelle sowie zukünftige Projekte und Ziele der deutschen Raumfahrt.

Begleitet wird der dreitägige Kongress von einer rund um die Uhr „geöffneten“ virtuellen Ausstellung, auf der das DLR mit einem virtuellen Messestand vertreten sein wird. Eine Online-Expertendiskussion zum Thema „Wissenschaft für die Zukunft – Erdbeobachtungstechnologien im Zeitalter des Klimawandels“ findet am 12. Oktober 2020 statt. Auf dem IAC 2020 – The CyberSpace Edition werden insgesamt folgende Themen aus den Bereichen Raumfahrtforschung und -technologie sowie dem Raumfahrtmanagement des DLR präsentiert:

CIMON – Mensch-Maschine-Interaktion im All
CIMON steht für Crew Interactive MObile companioN und ist der weltweit erste, in Schwerelosigkeit fliegende und dank künstlicher Intelligenz autonom agierende Astronauten-Assistent. Er kam bei der Horizons-Mission des deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst im Jahr 2018 an Bord der internationalen Raumstation ISS zum Einsatz. Auch die Weiterentwicklung CIMON-2 stellte seine Funktionalität bereits unter Beweis. Er interagierte im Frühjahr 2020 erfolgreich mit dem italienischen Astronauten Luca Parmitano auf der ISS. CIMON ist ein vom DLR Raumfahrtmanagement in Kooperation mit Airbus und IBM entwickeltes Pionierprojekt für den Einsatz von KI für die astronautische Raumfahrt.

MERLIN – Die deutsch-französische Klimamission
In der Mythologie ist Merlin ein Zauberer der Artus-Sage rund um die Ritter der Tafelrunde und die Suche nach dem Heiligen Gral. Methan ist heute ein wesentliches Treibhausgas, auf dessen Spuren sich ein zeitgenössischer Nachfolger und Namensvetter des Zauberers begeben wird, der deutsch-französische Kleinsatellit MERLIN (Methane Remote Sensing LIDAR Mission). Ab 2024 soll er Methan in der Atmosphäre aus einer Höhe von rund 500 Kilometern aufspüren und überwachen. Ziel der dreijährigen Mission unter Leitung des DLR Raumfahrtmanagements und der französischen Raumfahrtagentur CNES ist unter anderem die Erstellung einer globalen Weltkarte der Methan-Konzentrationen. Außerdem soll durch MERLIN klarer werden, in welchen Regionen der Erde Methan in die Atmosphäre gebracht wird und in welchen Gebieten es ihr wieder entzogen wird.

Einzigartiges Weltraumradar GESTRA ist dem Weltraumschrott auf der Spur
GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar) ist eines der modernsten Radarsysteme zur Ortung von Trümmern im Weltraum. Das weltweit einzigartige System kann Weltraumschrott und aktive Raumfahrtsysteme im erdnahen Orbit rund um die Uhr überwachen. GESTRA wurde im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements mit Mitteln des BMWi vom Fraunhofer Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) gebaut und startet in Kürze seinen operationellen Betrieb von seinem Standort bei Koblenz aus. GESTRA soll einen signifikanten Beitrag zur Sicherheit im Weltraum auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene liefern.

Wiederverwendbare Raumtransportsysteme
Die Kosten im Raumtransport zu senken und zugleich die Umweltverträglichkeit der Raumfahrt zu steigern, ist ein entscheidender Faktor, mit dem Europa auf dem Markt dauerhaft konkurrenzfähig sein kann. Erreichbar ist dies jedoch nur durch eine grundlegende Änderung der Trägerarchitektur, bei der die Wiederverwendbarkeit die größte Rolle spielt. Insbesondere die Wiederverwendung der ersten Stufe, die den wesentlichen Anteil an den Kosten ausmacht, verspricht hier ein Einsparpotenzial in Höhe zweistelliger Prozentwerte. Das DLR untersucht und erprobt dazu zwei Konzepte: CALLISTO (Cooperative Action Leading to Launcher Innovation in Stage Toss back Operations) und ReFEx (Reusability Flight Experiment).

CALLISTO ist ein wiederverwendbarer Demonstrator für eine sogenannte „Vertical takeoff, vertical landing“-Raketenstufe, kurz VTVL, also ein System, das senkrecht starten und wieder landen kann. Das Gemeinschaftsprojekt von DLR, der französischen Raumfahrtagentur CNES und der japanischen JAXA zielt darauf ab, die Kenntnis über VTVL-Raketenstufen zu verbessern und entsprechende Technologien zu entwickeln, zu testen und vermarkten zu können. Das CALLISTO-Raumfahrzeug besteht aus einer mit flüssigem Sauerstoff und Wasserstoff betriebenen Raketenstufe. Der Antrieb kann gedrosselt werden, um präzise und weich zu landen.

Gleichzeitig verfolgt das DLR mit dem Projekt ReFEx einen weiteren, etwas anderen Ansatz für wiederverwendbare Trägerraketen und Wiedereintrittstechnologien: Anstelle einer vertikalen Landung wird die horizontale Landung einer Erststufenrakete mit autonomer Navigation und Flugführung in jeder Phase seiner Mission erprobt. Ein Demonstrationsflug ist für 2022 geplant.

Globaler Wandel: Thema Urbanisierung
Seit wenigen Jahren leben global erstmals mehr Menschen in Städten als auf dem Land. Und der Trend der Urbanisierung setzt sich fort. Innerhalb weniger Jahre wuchsen und wachsen Megastädte heran, es bilden sich über weite Flächen ausdehnende Städtelandschaften und ganze Landstriche werden „zersiedelt“. Wie können aber auch Chancen der Urbanisierung aussehen? Wie lassen sich diese sinnvoll nutzen, wie die negativen Begleiterscheinungen des schnellen Wachstums mildern oder sogar vermeiden?

Das ist eine der großen gesellschaftlichen Aufgaben der kommenden Jahrzehnte. Das DLR liefert mit Hilfe der Erdbeobachtung Daten für eine nachhaltige Siedlungsentwicklung: Siedlungsflächen werden detailliert aus dem All erfasst. So hat zum Beispiel das Projekt „Global Urban Footprint“ (GUF) zum Ziel, weltweit besiedelte Flächen in einer bislang einzigartigen räumlichen Auflösung von 0,4 Bogensekunden – etwa zwölf Metern – zu kartieren.

Rover-Technologien für Mond und Mars
Das DLR setzt bei der Entwicklung von Rover-Technologien auf autonome, geländegängige Rover. In Zukunft sollen sie selbständig möglichst lange Strecken zurücklegen können. Ein Beispiel ist der deutsch-französische Rover auf der Mission Martian Moons eXploration (MMX) der japanischen Raumfahrtagentur JAXA, die 2024 starten soll.

Die Landung des MMX-Rovers auf dem Marsmond Phobos ist als Teil der Mission für Ende 2026 oder Anfang 2027 geplant. Der mobile Landeroboter wird unter der gemeinsamen Leitung des DLR und der CNES entworfen und gebaut und soll die Oberfläche von Phobos für rund 100 Tage erkunden. Mit der Mission MMX setzen JAXA, CNES und DLR ihre bereits langjährige und erfolgreiche Kooperation fort.

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• 71. International Astronautical Congress (IAC) – The CyberSpace Edition

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Quelle: DLR.

Auch CIMON-2, die Weiterentwicklung des in Deutschland entwickelten und gebauten Astronautenassistenten, hat seine Fähigkeiten an Bord der Internationalen Raumstation ISS in ersten Tests erfolgreich demonstriert. Der ballförmige, freifliegende, mit künstlicher Intelligenz (KI) ausgestattete Technologie-Demonstrator stellte seine Funktionalitäten in Interaktion mit dem ESA-Astronauten Luca Parmitano unter Beweis. CIMON-2 war am 5. Dezember 2019 vom Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, mit dem Versorgungsflug CRS-19 zur ISS gestartet. Dort soll er bis zu drei Jahre bleiben. Rund zwei Monate nach dem erfolgreichen Ersteinsatz von CIMON-2 liegen dem Projektteam jetzt die Auswertungen vor.

Getestet wurden unter anderem die autonomen Flugfähigkeiten sowie die Sprach-Steuerung der Navigation und die Erteilung von Aufgaben an CIMON-2. Zum ersten Mal wurde der Anflug zu einem spezifischen Punkt innerhalb des europäischen Columbus-Moduls der Internationalen Raumstation (ISS) erfolgreich absolviert. Dank der absoluten Navigation im Raum zeigte CIMON-2 sich in der Lage, durch verbale Befehle zu einem bestimmten Ort zu gelangen, unabhängig davon, wo er sich gerade befunden hat. So forderte Luca Parmitano, Astronaut der Europäischen Weltraumorganisation ESA, CIMON-2 während der Inbetriebnahme der neuen Hard- und Software auf, zum Biological Experiment Laboratory (Biolab) innerhalb des Forschungs-Moduls zu fliegen.

Eine weitere Aufgabe war, auf Kommando Fotos und Videos im Columbus-Modul der Internationalen Raumstation aufzunehmen und diese dem Astronauten anschließend zu zeigen. Mit diesen Fähigkeiten wird CIMON-2 in der Zukunft wissenschaftliche Experimente auf der ISS unterstützen können.

Die aktuelle Version des Technologie-Demonstrators verfügt über sensiblere Mikrofone und einen weiterentwickelten Orientierungssinn als sein Vorgänger (CIMON). Auch die KI-Fähigkeiten und die Stabilität der komplexen Software-Anwendungen wurden bei CIMON-2 erheblich verbessert. Zudem konnte die Autonomie des batteriebetriebenen Assistenten um etwa 30 Prozent erhöht werden. Bei CIMON-2 können Astronauten auf Wunsch eine linguistische Emotionsanalyse aktivieren. Damit kann der KI-Assistent auf seine Gesprächspartner empathisch reagieren.

Ein weiteres Ziel des Projektes ist die Erforschung möglicher Stressreduktion durch einen intelligenten Assistenten wie CIMON. CIMON könnte als Partner und Begleiter Astronauten bei ihrem hohen Pensum an Experimenten, Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten unterstützen und dadurch deren Stressexposition reduzieren. Mit CIMON ist eine mögliche Basis für soziale Assistenzsysteme im All gelegt, die bei Langzeitmissionen Stress durch Isolation oder auch durch gruppendynamische Prozesse verringern könnten – und die möglicherweise dazu beitragen können, solche Probleme auch auf der Erde zu mildern. Das CIMON-Team vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Airbus, IBM sowie von der Ludwig-Maximilians-Universität München als wissenschaftlichem Partner und des ESA User Support Centrums Biotesc in Luzern (Schweiz) zeigte sich sehr zufrieden mit der bisherigen Leistung von CIMON-2, weil die neue, verbesserte Hardware und komplexe Software sehr gut funktionieren. „Dieser erneute Erfolg für das Projekt CIMON ist eine weitere Pionierleistung im Einsatz von KI in der Astronautischen Raumfahrt“, sagt Dr. Christian Karrasch, CIMON-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn.

CIMON-2 startete am 5. Dezember 2019 vom Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, zur Internationalen Raumstation. Dort soll er bis zu drei Jahre bleiben; weitere Experimente mit ihm werden folgen. Sein Vorgänger, CIMON-1, kehrte nach insgesamt 14 Monaten im August 2019 auf die Erde zurück.

Die CIMON-„Familie“
Entwicklung und Bau des interaktiven Astronauten-Assistenten CIMON wurden vom Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in Auftrag gegeben und von Airbus in Friedrichshafen und Bremen umgesetzt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Das ESA User Support Centrum Biotesc an der Hochschule Luzern in der Schweiz hat sich darum gekümmert, dass CIMON auch im Columbus Modul der ISS einwandfrei funktioniert und begleitet die Zusammenarbeit der Astronauten mit CIMON von der Erde aus.

Der Prototyp des Technologie-Experiments war vom 2. Juli 2018 bis zum 27. August 2019 auf der ISS und hatte am 15. November 2018 seine 90-minütige Weltpremiere mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst. CIMONs Name erinnert nicht zufällig an „Professor Simon Wright“, den robotischen Assistenten – das „fliegende Gehirn“ – aus der japanischen Science-Fiction-Serie „Captain Future“. Nach der erfolgreichen Mission von CIMON-1 wurde der erste europäische autonome Roboter der astronautischen Raumfahrt zum deutschen Kulturgut ernannt und kehrte zur Erde zurück. CIMON-2 wurde in weniger als einem Jahr von etwa 20 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der CIMON-„Familie“ realisiert.

CIMON – die Idee
CIMON ist ein in Deutschland entwickeltes und gebautes Technologie-Experiment zur Unterstützung und Effizienz-Steigerung der Arbeit eines Astronauten. CIMON kann Informationen, Anleitungen zu wissenschaftlichen Experimenten und Reparaturen darstellen und erklären. Ein Vorteil ist, dass der Astronaut beide Hände frei hat, weil er mittels Sprachsteuerung auf Dokumente und Medien zugreifen kann. Weitere Anwendungen sind etwa die Nutzung als mobile Kamera zur Einsparung von Astronauten-Arbeitszeit. Vor allem Routineaufgaben könnten durch CIMON erledigt werden, wie etwa die Dokumentierung von Experimenten, Suche nach Objekten und Inventarisierung.

CIMON kann auch sehen, hören, verstehen und sprechen. Seine beiden Augen zur Orientierung sind eine Stereo-Kamera, eine hochauflösende Kamera zur Gesichtserkennung und zusätzlich zwei weitere seitliche Kameras für Fotos und Videodokumentation. Ultraschall-Sensoren messen Abstände zur Kollisions-Erkennung. Seine Ohren sind acht Mikrofone zur Richtungserkennung plus ein Richt-Mikrofon für eine gute Spracherkennung. Sein Mund ist ein Lautsprecher, über den er sprechen und Musik abspielen kann. Kernstück der KI für das Verständnis von Sprache ist die IBM Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud.

Selbstständiges Lernen von CIMON wurde ausgeschlossen, er muss aktiv durch einen Menschen trainiert werden. Die KI zur autonomen Navigation stammt von Airbus und dient der Bewegungsplanung und Objekterkennung. Durch zwölf interne Rotoren kann sich CIMON frei in alle Raumrichtungen bewegen und rotieren. Somit kann er sich dem Astronauten zuwenden, wenn er angesprochen wird, Kopfnicken, Kopfschütteln und räumlich selbstständig oder auf Kommando folgen.

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Quelle: DLR.

„CIMON-2“ wird, wie sein Vorgänger, im europäischen Forschungsmodul Columbus eingesetzt werden. CIMON ist ein ballförmiger, freifliegender, mit künstlicher Intelligenz ausgestatteter Technologie-Demonstrator zur Mensch-Maschine Interaktion.

„CIMON-1 – unser Prototyp – ist am 27. August 2019 nach 14 Monaten auf der ISS wieder auf der Erde gelandet und mittlerweile bei Airbus in Friedrichshafen angekommen“, berichtet Dr. Christian Karrasch, CIMON-Projetleiter im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn. Das Raumfahrtmanagement hatte das Technologie-Experiment mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) bei Airbus in Friedrichshafen und Bremen beauftragt. Die künstliche Intelligenz (KI) basiert auf der Watson-Technologie von IBM, Mediziner der Ludwig-Maximilians-Universität München sind für die wissenschaftlichen Fragestellungen verantwortlich. CIMON-1 war am 15. November 2018 mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst als weltweit erste KI auf der ISS im Einsatz.

„Mit CIMON-2 wollen wir an die erfolgreiche Demonstration mit CIMON anknüpfen“, sagt Christian Karrasch. Der erste CIMON habe bei seiner Premiere eindrucksvoll gezeigt, dass eine KI-basierte mobile Anwendung auf der Raumstation funktioniert. CIMON hat 90 Minuten mit Alexander Gerst „gearbeitet“. “ CIMON-2 soll bis zu drei Jahre auf der Raumstation bleiben und die Besatzung unterstützen“, erläutert Till Eisenberg, CIMON-Projektleiter bei Airbus, und ergänzt: „CIMON-2 verfügt über sensiblere Mikrophone und einen weiterentwickelten Orientierungssinn. Auch die KI-Fähigkeiten und die Stabilität der komplexen Softwareanwendungen wurden deutlich verbessert.“ Ein wichtiger Punkt in der Evolution von CIMON sei auch die erweitere Lebenslaufzeit: „Innerhalb dieser Einsatzdauer denken wir an weitere Schritte wie etwa die KI auf eine Cloud der ISS zu bringen.“ Dies wäre ein Meilenstein der Entwicklung hin zu einem völlig autonomen Assistenzsystem. DLR-Projektleiter Christian Karrasch: „Auf dem Weg zum Mond oder Mars könnte sich die Crew dann auch ohne eine permanente Datenverbindung zur Erde auf einen KI-basierten Assistenz-Service verlassen. Ein Anwendungsfall für die Erde wäre zum Beispiel die Unterstützung von Menschen bei komplexen Aufgaben in Gegenden mit schwacher Infrastruktur.“

IBM ist bei CIMON für die Implementierung der künstlichen Intelligenz verantwortlich. „Bei seinem ersten Einsatz auf der ISS hat CIMON bewiesen, dass er Inhalte nicht nur in ihrem Kontext verstehen kann, sondern auch die Intention dahinter“, erklärt Matthias Biniok, IBM Projektleiter für die künstliche Intelligenz Watson. „CIMON-2 geht noch einen Schritt weiter. Mithilfe des IBM Watson Tone Analyzers aus der IBM Cloud in Frankfurt ist er nun in der Lage, die Emotionen der Astronauten auszuwerten und situationsgerecht darauf zu reagieren, wenn die Astronauten es möchten oder die Emotionsanalyse im Rahmen eines Experiments getestet wird. Damit kann sich CIMON-2 bei Bedarf von einem wissenschaftlichen Assistenten in einen einfühlsamen Gesprächspartner verwandeln.

Die CIMON – „Familie“
Entwicklung und Bau des interaktiven Astronauten-Assistenten CIMON wurden vom Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in Auftrag gegeben und von Airbus in Friedrichshafen und Bremen umgesetzt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud.

Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Ein rund 50-köpfiges Projektteam von DLR, Airbus, IBM und der LMU arbeitete seit August 2016 an der Realisierung von CIMON. Der Prototyp des Technologie-Experiments war vom 2. Juli 2018 bis zum 27. August 2019 auf der ISS und hatte am 15. November 2018 seine 90-minütige Weltpremiere mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst. CIMONs Name erinnert nicht zufällig an „Professor Simon Wright“, den robotischen Assistenten – das „fliegende Gehirn“ – aus der japanischen Science-Fiction-Serie „Captain Future“.

CIMON – die Idee
CIMON ist ein in Deutschland entwickeltes und gebautes Technologie-Experiment zur Unterstützung und Effizienz-Steigerung der Arbeit eines Astronauten. CIMON kann Informationen, Anleitungen zu wissenschaftlichen Experimenten und Reparaturen darstellen und erklären. Ein Vorteil ist, dass der Astronaut beide Hände frei hat durch den sprachgesteuerten Zugriff auf Dokumente und Medien. Weitere Anwendungen sind etwa die Nutzung als mobile Kamera zur Einsparung von Astronauten Crew-Zeit. Vor allem Routineaufgaben könnten durch CIMON erledigt werden, wie etwa die Dokumentierung von Experimenten, Suche nach Objekten und Inventarisierung. CIMON kann auch sehen, hören, verstehen und sprechen. Seine beiden Augen zur Orientierung sind eine Stereo-Kamera, eine hochauflösende Kamera zur Gesichtserkennung und zusätzlich zwei weitere seitliche Kameras für Fotos und Videodokumentation. Ultraschall-Sensoren messen Abstände zur Kollisions-Erkennung. Seine Ohren sind acht Mikrofone zur Richtungserkennung plus ein Richt-Mikrofon für eine gute Spracherkennung. Sein Mund ist ein Lautsprecher, über den er sprechen und Musik abspielen kann.

Kernstück der KI für das Verständnis von Sprache ist die IBM Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Selbstständiges Lernen von CIMON wurde ausgeschlossen, er muss aktiv durch einen Menschen trainiert werden. Die KI zur autonomen Navigation stammt von Airbus und dient der Bewegungsplanung und Objekterkennung. Durch zwölf interne Rotoren kann sich CIMON frei in alle Raumrichtungen bewegen und rotieren. Somit kann er sich dem Astronauten zuwenden, wenn er angesprochen wird, Kopfnicken, Kopfschütteln und räumlich selbstständig oder auf Kommando folgen.

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Quelle: DLR.

Der mit künstlicher Intelligenz ausgestattete mobile Astronauten-Assistent (Crew Interactive Mobile CompanioN) ist am 27. August 2019 an Bord eines Dragon-Raumschiffs der US-amerikanischen Firma SpaceX zurück auf seinen Heimatplaneten gelangt. Das Abdocken von SpaceX18 von der Internationalen Raumstation ISS erfolgte um 16:59 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit, die Landung der Kapsel im Pazifik rund 480 Kilometer südwestlich von Los Angeles und Bergung der Fracht um 22:21 Uhr MESZ.

„Wir erwarten den ersten CIMON Ende Oktober zurück in Deutschland“, berichtet Dr. Christian Karrasch, CIMON-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement, und blickt auf die vergangenen Monate zurück: „CIMON ist ein Technologie-Experiment, das unsere Erwartungen voll erfüllt hat. Bei seiner Premiere im All – einem 90-minütigen Einsatz mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst auf der ISS im November 2018 – hat er gezeigt, dass er unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit gut funktioniert und erfolgreich mit Astronauten interagieren kann. Wir freuen uns immer noch sehr über den bis heute einzigen Einsatz einer künstlichen Intelligenz auf der Raumstation und arbeiten seit mehreren Monaten an einem verbesserten Nachfolgemodell. Mit dem ersten CIMON konnten wir den Grundstein für soziale Assistenzsysteme im All legen, die Astronauten bei Aufgaben unterstützen und irgendwann vielleicht auch entlasten können.“

Der zweite CIMON wird – wie der Vorgänger – im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) von Airbus in Friedrichshafen und Bremen gebaut. Airbus in Friedrichshafen hat die neue CIMON-Hardware zusammengesetzt und getestet. Bei Airbus in Bremen wird an der Verbesserung der Software für Flugsteuerung und Lageregelung gearbeitet. IBM implementiert neue Funktionen der KI. Till Eisenberg, CIMON-Projektleiter bei Airbus: „Insgesamt gibt es mehrere Upgrades wie bessere Mikrofone, einen robusteren Computer, eine verbesserte Flug- und Lageregelung, neue Software-Features für die Konversation, zum Beispiel bei der Spracherkennung, dem Gesprächsverlauf und der Intention.“

Matthias Biniok, Projektleiter bei IBM, ergänzt: „Mit CIMON haben wir einen einzigartigen Anwendungsfall in einer extremen Arbeitsumgebung. Und wir haben gesehen, dass wir durch den Einsatz einer KI – in unserem Fall IBM Watson – die Arbeit von Astronauten unterstützen können. Bei der Weiterentwicklung von CIMON geht es für uns vor allem um ein noch besseres Sprachverständnis im Kontext und um linguistische Emotionsanalyse.“

Ethische Fragestellungen beim zukünftigen Einsatz von CIMON werden durch Mediziner der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München beleuchtet und evaluiert. Durch die Interaktion zwischen Mensch und Maschine werden Persönlichkeitsrechte berührt, da Bild und Tonmaterial vom Astronauten durch CIMON aufgenommen, verarbeitet und interpretiert werden. Einerseits sind hohe technische Standards im Bereich der Datensicherheit notwendig, andererseits ist bei der Arbeit im Team zwischen Mensch und Maschine das Vertrauen in ein solches System wichtig. Konkret bedeutet dies: was darf CIMON tun, wissen und sagen. „Auch der neue CIMON hat einen eingebauten Schalter, mit dem der Datenstrom aller Kameras und Mikrofone von der ISS aus unterbrochen werden kann. So hat der Astronaut jederzeit die Kontrolle über CIMON, dies war uns besonders wichtig“, betont LMU-Wissenschaftlerin Dr. Judith Buchheim.

Das DLR Raumfahrtmanagement, dass die deutschen Beiträge zur Europäischen Weltraumorganisation ESA steuert, arbeitet parallel mit der ESA daran, den neuen CIMON im Dezember 2019 auf die ISS zu bringen und Crew-Zeit mit Astronauten zu erhalten.

Der erste CIMON war als Technologie-Experiment am 2. Juli 2018 auf der Internationalen Raumstation ISS angekommen. Am 15. November 2018 hatte der robotische Assistent mit dem smarten „Gesicht“ seinen weltweit beachteten Einsatz: 90 Minuten lang „arbeitete“ er erfolgreich mit dem deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst zusammen. CIMON stellte seine Basisfunktionen unter Beweis – seine Flugeigenschaften in Schwerelosigkeit mit autonomer Navigation durch mehrere Drehungen und Bewegungen in alle Richtungen, er suchte und erkannte zum Beispiel das Gesicht von Alexander Gerst und nahm Augenkontakt auf, sprach mit ihm, zeigte auf seinem „Gesicht“, einem Display in der Mitte des kugelförmigen Körpers, die Anleitung für ein Experiment und spielte Musik ab. Er nahm mit seinen Kameras ein Video und ein Foto von Alexander Gerst auf.

Das Projekt CIMON hat 2018 den „Popular Science Award“ in der Kategorie „Best of What‘s New in 2018“ im Bereich Luft- und Raumfahrt in den USA gewonnen. Airbus wurde zudem mit dem „Deutschen Innovationspreis 2019“ in der Kategorie Großunternehmen (#dip19) ausgezeichnet.

CIMON – die Idee
CIMON ist ein in Deutschland entwickeltes und gebautes Technologie-Experiment zur Unterstützung und Effizienz-Steigerung der Arbeit eines Astronauten. CIMON kann Informationen, Anleitungen zu wissenschaftlichen Experimenten und Reparaturen darstellen und erklären. Ein Vorteil ist, dass der Astronaut beide Hände frei hat durch den sprachgesteuerten Zugriff auf Dokumente und Medien. Weitere Anwendungen sind etwa die Nutzung als mobile Kamera zur Einsparung von Astronauten Crew-Zeit. Vor allem Routineaufgaben könnten durch CIMON erledigt werden, wie etwa die Dokumentierung von Experimenten, Suche nach Objekten und Inventarisierung. CIMON kann auch sehen, hören, verstehen und sprechen. Seine beiden Augen zur Orientierung sind eine Stereo-Kamera, eine hochauflösende Kamera zur Gesichtserkennung und zusätzlich zwei weitere seitliche Kameras für Fotos und Videodokumentation. Ultraschall-Sensoren messen Abstände zur Kollisions-Erkennung. Seine Ohren sind acht Mikrofone zur Richtungserkennung plus ein Richt-Mikrofon für eine gute Spracherkennung. Sein Mund ist ein Lautsprecher, über den er sprechen und Musik abspielen kann. Kernstück der KI für das Verständnis von Sprache ist die IBM Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Selbstständiges Lernen von CIMON wurde ausgeschlossen, er muss aktiv durch einen Menschen trainiert werden. Die KI zur autonomen Navigation stammt von Airbus und dient der Bewegungsplanung und Objekterkennung. Durch zwölf interne Rotoren kann sich CIMON frei in alle Raumrichtungen bewegen und rotieren. Somit kann er sich dem Astronauten zuwenden, wenn er angesprochen wird, Kopfnicken, Kopfschütteln und räumlich selbstständig oder auf Kommando folgen.

Die Partner
Entwicklung und Bau des interaktiven Astronauten-Assistenten wurden vom Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in Auftrag gegeben und von Airbus in Friedrichshafen und Bremen umgesetzt. Als sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz dient die Watson KI-Technologie aus der IBM Cloud. Die menschlichen Aspekte des Assistenzsystems wurden von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mitentwickelt und betreut. Ein rund 50-köpfiges Projektteam von DLR, Airbus, IBM und der LMU arbeitete seit August 2016 an der Realisierung von CIMON. Seit dem 2. Juli 2018 ist CIMON auf der ISS. Sein Name erinnert nicht zufällig an „Professor Simon Wright“, den robotischen Assistenten – das „fliegende Gehirn“ – aus der japanischen Science-Fiction-Serie „Captain Future“.

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Quelle: DLR.

Unter dem Motto „Space Moves!“ suchte das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beim vierten INNOspace-Masters-Wettbewerb wieder nach neuen Ideen und Konzepten, die aktuelle Problemstellungen der Raumfahrtbranche aufgreifen und innovative Lösungsvorschläge bieten. Vier Wettbewerbskategorien – „Challenges“ genannt – aus verschiedenen Entwicklungs- und Innovationsphasen der Wertschöpfungskette standen für die Teilnehmer zur Auswahl. Die „DLR Raumfahrtmanagement Challenge“ stellte dabei die Forschungs- und Entwicklungsphase in den Mittelpunkt, während die „Airbus Challenge“ und die „OHB Challenge“ zu Vorschlägen für bereits einsatzfähige Lösungen aufrief. Die „ESA BIC Start-up Challenge“, die der Anlaufphase galt, konzentrierte sich auf Geschäftsmodelle und Unternehmensneugründungen. Insgesamt 253 Teilnehmer aus Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen in 17 europäischen Ländern haben ihre Projektskizzen eingereicht, zwölf wurden in die Endrunde des Innovationswettbewerbs gewählt. Die Preisträger des Wettbewerbs stehen nun fest, Gesamtsieger wurde die ESDA-Axiotherm GmbH mit einer neuartigen Polymerverbindung.

Preisverleihung im Humboldt-Carré in Berlin
Überreicht wurden die Preise im Rahmen der vierten INNOspace-Masters-Konferenz am 3. Juli 2019 im Humboldt-Carré in Berlin durch Dr. Walther Pelzer, Vorstand des DLR Raumfahrtmanagements, sowie durch Partner des Wettbewerbs. „Die große Anzahl und hohe Qualität der eingereichten Ideen verdeutlichen die Innovationskraft und Relevanz dieses Wettbewerbs“, erläuterte Dr. Pelzer. „Zukunftsweisende Entwicklungs- und Forschungsansätze wurden in diesem Jahr insbesondere in den Bereichen Softwaretechnologie und intelligente Werkstoffe erarbeitet. Insgesamt unterstreicht die große Bandbreite der adressierten Themen das enorme Potenzial branchenübergreifender Transferprojekte“, so Pelzer weiter. Der Koordinator der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt, Thomas Jarzombek MdB, eröffnete gemeinsam mit Dr. Walther Pelzer die Konferenz. „Unabhängig von der Rangfolge der Preisträger des heutigen Tages möchte ich allen Teilnehmern für ihren außergewöhnlichen Einsatz danken. Ich bin überzeugt, dass jede Idee, die wir heute gehört haben, positive Auswirkungen hat und der deutschen Raumfahrt auf vielfältige Weise nutzen wird“, erklärte Jarzombek in seiner Eröffnungsrede.

Neben den Ideen-Präsentationen der Finalisten diskutierten in zwei Podiumsdiskussionen hochrangige Experten künftige Herausforderungen und Chancen der Raumfahrt, insbesondere mit Blick auf Künstliche Intelligenz. Der deutsche Astronaut und zeitweise ISS-Kommandant Dr. Alexander Gerst sowie Matthias Hartmann, Vorsitzender der Geschäftsführung IBM Deutschland, ergänzten die Konferenz mit Redebeiträgen. „Gemeinsame Forschung, Innovation und stetige technologische Weiterentwicklung sind in einer globalen Welt wichtiger denn je. Nur so können Gesellschaften den Lebensraum nachhaltig Schritt für Schritt weiter verbessern. Der Erfindergeist, der auf dem INNOspace Masters herrscht, begeistert mich. Ich bin stolz, dass wir mit dem Projekt CIMON ein Teil davon sind und im gemeinsamen Unterfangen die erste autonome Künstliche Intelligenz in den Weltraum gebracht haben“, sagte Hartmann.

PCM-Polymer-Verbindung: Neuartiges Material für die thermische Stabilisierung von Bauteilen und Systemen
Den Gesamtgewinn und den Gewinn der OHB Challenge konnte ESDA-Axiotherm für sich verbuchen. Das Unternehmen aus dem thüringischen Eisenberg entwickelt eine Polymerverbindung aus Phasenwechselmaterialien (PCM) zur thermischen Stabilisierung von Weltraumkomponenten und -systemen, um Überhitzung oder Unterkühlen zu vermeiden. Das Material verhindert Temperaturschwankungen und erzeugt eine gleichmäßige Temperaturkurve. Insbesondere Batterien – auch in der Elektromobilität – können von dieser Technologie profitieren.

SmartSpace – Ein Modul für den globalen Einsatz eines IoT Cloud Services
Ein Konzept, das neue Übertragungswege für das Internet der Dinge (Internet of Things/IoT) bereitstellt, überzeugte in der DLR Raumfahrtmanagement Challenge. Das SmartSpace-Konzept des Instituts für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig sieht dedizierte Kommunikationsmodule auf der Erde und im Weltraum vor, um eine Datenerfassung und -übertragung zu ermöglichen. Innerhalb des Konzepts dienen SmartSpace-Module als Datenpuffer für mehrere IoT-Geräte und deren Anwendungen und senden die gesammelten Daten an ein übergeordnetes Satelliten-Backbone. Die Netzwerk-Lösung kommt ohne eigene Bodenstation aus und gewährleistet die für das Internet der Dinge unentbehrlichen Datenverbindungen auch außerhalb der Ballungsräume.

Aktuatoren für Nanosatelliten
Eine Technik, die sich mit auffaltbaren Strukturen an Satelliten befasst, gewann die ESA BIC Challenge. Kleine Satelliten können mit Antennen oder Segeln ausgerüstet werden, die sich erst im Orbit entfalten. Für die Entfaltung werden spezielle Stellmotoren, sogenannte Aktuatoren, benötigt. Die Firma Deployables Cubed aus Gilching entwickelt besonders kleine Modelle, um Europas Unabhängigkeit auf diesem Gebiet zu ermöglichen.

Echtzeit-Container-Tracking und -Überwachung
Die Firma Callwise Ltd. aus dem britischen Wycombe überzeugte in der Airbus Challenge mit einer Lösung für das weltweite Nachverfolgen von Schiffscontainern in Echtzeit. Das System erlaubt die Verfolgung und Überwachung auf dem gesamten Transportweg, auch bei Wechseln der Transportmittel. Darüber hinaus kann es Warnungen für diverse Ereignisse, etwa das unbefugte Öffnen der Tür, erzeugen. Zudem ist die Technik in der Lage, verloren gegangene Container auf See zu tracken.

Über den Ideenwettbewerb INNOspace Masters
Veranstalter des INNOspace Masters ist das DLR Raumfahrtmanagement im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Der Wettbewerb ist Teil der Initiative INNOspace, die seit 2013 Innovationen und Technologietransfers zwischen Raumfahrt und raumfahrtfremden Industriezweigen fördert. Partner des Wettbewerbs sind die ESA Business Incubation Centres (BIC) Bavaria & Northern Germany und ESA BIC Hessen & Baden-Württemberg sowie die Raumfahrtkonzerne Airbus und OHB. Organisiert wird der INNOspace Masters durch die AZO Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen, die auch den Copernicus Masters und den Galileo Masters ausrichtet.

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Quelle: DLR, ESA, NASA.

Das Andocken an die Raumstation ISS ist für den 8. Juni um 15:07 Uhr MESZ geplant. Bis dahin stehen der dreiköpfigen Besatzung 34 Erdumkreisungen im Raumschiff Sojus-MS 09 bevor.

Für Alexander Gerst ist dies bereits der zweite Flug ins All, nachdem er bereits am 28. Mai 2014 als Teilnehmer der Expedition 40/41, der sogenannten „Blue Dot Mission“, zur ISS aufbrach. Dieses Mal ist er nicht nur Teil der Crew der ISS-Expeditionen 56/57, sondern er übernimmt ab Oktober 2018 das Kommando auf der ISS. Am 13. Dezember 2018 erwarten wir ihn dann wohlbehalten zurück auf der Erde.

Bis dahin wartet auf ihn und seine Crewmitglieder eine Menge Arbeit innerhalb der „Horizons“ genannten Mission. Der Name steht laut ESA für das Unbekannte und das, was darüber hinausgeht. Mehr als 50 europäische Experimente warten auf ihre Durchführung.

Unterstützung erhält die Besatzung der ISS dabei von „Cimon“ einem mobilen Assistenzsystem. Es handelt sich um einen medizinballgroßen Technologie-Demonstrator mit künstlicher Intelligenz. Er dient zur Erprobung einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine und kann unter anderem Stimmen und Gesichter erkennen. Er soll bei Experimenten unterstützen und den Astronauten zum Beispiel rein sprachgesteuert Zugriff auf Medien und Informationen geben.

Alexander Gerst stammt aus Künzelsau in Baden-Württemberg. Dort wurde er am 3. Mai 1976 geboren. Er studierte Geophysik an der Universität Karlsruhe und Wellington, Neuseeland. Im Mai 2009 wurde er von der ESA für das Astronautenkorps ausgewählt und schloss seine Ausbildung im November 2010 offiziell ab.

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• Alexander Gerst Spezial

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