Quelle: DLR 25. Januar 2024.

25. Januar 2024 – Im Marslabor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen herrscht konzentrierte Stille – die Verbindung zur Internationalen Raumstation ISS steht. Das Experiment „Surface Avatar“ hat grünes Licht und der schwedische ESA-Astronaut Marcus Wandt kommandiert vom Columbus-Modul aus den ersten von insgesamt drei Robotern im irdischen Marslabor. Ergänzend zu den Experimenten im Juli 2023 testeten die Entwickelnden, wie sich insbesondere die Zeitverzögerung auf das Steuern von Robotern bei Weltraummissionen auswirkt. Kollaborative, intelligente Roboter sollen Raumfahrende künftig bei Erkundungsmissionen zum Mond oder Mars unterstützen.

Das Forschungsteam entwickelt neuartige Technologien, die es einem Menschen erlauben, alleine mehrere Roboter feinfühlig zu steuern, sie teil- oder vollautonom agieren zu lassen sowie eine Aufgabe von unterschiedlichen Robotern gemeinsam ausführen zu lassen. Das Projekt Surface Avatar wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet und erfolgt in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum GSOC.

Weltpremiere und Herausforderung Teamwork
In dem neuen und komplexeren Experiment-Setup stieß erstmals der vierbeinige DLR-Roboter Bert dazu und eröffnete damit eine Weltpremiere in der Telerobotik. Bisher wurden ausschließlich radbetriebene Roboter von Astronauten aus dem Weltall ferngesteuert. Bert beherrscht mehrere Gangarten. Dank seiner beinbasierten Fortbewegung kann er unwegsames Terrain einschließlich kleiner Höhlen erkunden, die seine rollenden Teamkollegen nicht erreichen. ESA-Astronaut Marcus Wandt ließ den Vierbeiner daher die Umgebung auskundschaften und das Gelände mit seinen Kamera-Augen überwachen. Mit Berts „laufenden“ Informationen im Hintergrund, wandte sich Wandt den anderen Robotern zu: dem humanoiden Serviceroboter Rollin‘ Justin des DLR sowie dem Interact Rover der ESA.

Zusammenarbeit ist schon zwischen Menschen ein komplexe Angelegenheit. Absprachen müssen getroffen und gegenseitige Absichten verstanden werden. Wenn nun unterschiedliche Roboter ein Team bilden und eine Aufgabe gemeinsam erfolgreich erledigen sollen, ist dies eine besondere Herausforderung. Für den Aufbau eines Habitats etwa ist es sehr hilfreich, die unterschiedlichen Fähigkeiten von mehreren Robotern zu kombinieren. Im ersten Experiment dieser Art meisterten der humanoide DLR-Roboter Rollin‘ Justin und der Interact Rover der ESA ihre Aufgabe und installierten gemeinsam ein kurzes Rohr, das ein wissenschaftliches Messgerät abbildet. Unter dem Kommando von Astronaut Wandt nutzte Rollin‘ Justin seine geschickten Hände, um das Rohr sicher zu greifen und zur Messstelle zu manövrieren. Wandt nutzte anschließend die Fernsteuerung des Interact Rovers, um das durch Justin in Position gehaltene Rohr zu installieren.

Raumfahrt-Spitzenforschung
„Zukünftige Mond- und Marsstationen, einschließlich der Habitate für Astronautinnen und Astronauten, werden von Robotern aufgebaut und gewartet werden, die unter Anleitung der Raumfahrenden agieren. Unsere neuesten Regelungs- und KI-Algorithmen ermöglichen es einer einzigen Person, ein komplettes Team unterschiedlichster Roboter zu kommandieren. Mit dieser Technologie ist unser DLR-ESA Team weltweit führend“, sagt Prof. Dr. Alin Albu-Schäffer, Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik.

Damit sich die Forschenden während der zweieinhalb Stunden auf die wissenschaftlichen Aufgaben und Wartungsszenarien durch das Roboter-Team konzentrieren konnte, hatte das Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen die anderen Aktivitäten an Bord der ISS im Blick und sorgte für den zuverlässigen Betrieb. So gehört Surface Avatar zu insgesamt zehn deutschen Experimenten, die ESA-Astronaut Marcus Wandt im Rahmen seiner Axiom Space Mission Muninn durchführt.

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Quelle: DFKI.

Bremen – Wenn der NASA-Rover „Perseverance“ und der chinesische Rover „Zhurong“ dieser Tage über die Marsoberfläche fahren, treffen sie grundlegende Entscheidungen ohne menschliche Hilfe. Um die autonomen Fähigkeiten zukünftiger Weltraumroboter weiter zu verbessern und die europäischen Bestrebungen auf diesem Gebiet voranzutreiben, förderte die Europäische Union das Projekt ADE, das vor Kurzem seinen Abschluss bei Wulsbüttel nahe Bremen fand. Dort gelang es dem Rover „SherpaTT“ des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) dank der erfolgreichen Zusammenarbeit 13 europäischer Partner, eine Strecke von 500 Metern in weniger als drei Stunden autonom zurückzulegen.

Roboter, die fremde Planeten wie den Mars erforschen oder auf der Mondoberfläche Proben einsammeln, sollten im Idealfall so eigenständig wie möglich arbeiten. Hierzu zählen neben der autonomen Navigation auch das selbstständige Erkennen und Untersuchen von wissenschaftlich interessanten Stellen. Der Mensch kann aufgrund der verzögerten Kommunikation zu fernen Himmelskörpern nur bedingt in die robotischen Missionen eingreifen. Daher müssen die Systeme nur auf Basis ihrer Sensordaten sowie niedrig aufgelöster Satelliteninformationen über die planetare Oberfläche manövrieren und dabei selbst entscheiden können, wann es sich lohnt einen Umweg einzuschlagen, um beispielsweise Gesteinsformationen näher zu untersuchen.

Ziel des im Februar 2019 gestarteten Projekts ADE (Autonomous DEcision Making in very long traverses) war es, die Autonomiefähigkeit und Zuverlässigkeit von Weltraumrobotern insbesondere bei Langstreckenmissionen zu steigern. Nach mehr als zwei Jahren Forschungsarbeit endete das Vorhaben in einer Sandgrube bei Wulsbüttel, rund 40 km nördlich von Bremen. Bei den finalen Feldtests vom 18. März bis zum 16. April 2021 gelang es dem hybriden Schreit- und Fahr-Rover SherpaTT des DFKI Robotics Innovation Center, mithilfe der in ADE entwickelten Technologien insgesamt 3,7 Kilometer autonom zurückzulegen und verschiedene Operationen mit unterschiedlichen Autonomiegraden durchzuführen. Im letzten Testlauf benötigte der Rover nur knapp drei Stunden, um eine Strecke von 500 Metern zu bewältigen (zum Vergleich: Perseverance bringt es den Angaben der NASA zufolge auf eine Spitzengeschwindigkeit von 152 Metern pro Stunde).

Autonome Navigation und Entscheidungsfindung in planetaren Erkundungsmissionen
Das Robotics Innovation Center gehörte mit seiner langjährigen Expertise auf dem Gebiet der Weltraumrobotik zu dem von der spanischen Firma GMV geleiteten Projektkonsortium, das sich aus insgesamt 13 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus sieben verschiedenen Ländern zusammensetzte. Die Europäische Kommission förderte ADE in der zweiten Phase des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“ als Teil der PERASPERA-Aktivität im Rahmen des Horizon 2020-Programms. Im Mittelpunkt des Projekts stand die Entwicklung und der Test von Technologien, die Weltraumroboter im Rahmen planetarer Explorationsmissionen dazu befähigen, lange Wegstrecken in unbekanntem Gelände zu überwinden. Währenddessen sollen sie selbstständig interessante Gebiete identifizieren, um dort wissenschaftliche Daten zu erheben.

ADE basiert auf dem in der ersten Phase des SRC entwickelten Autonomiesystem ERGO (European Robotics Goal-Oriented Autonomous Controller). Dieses ermöglicht es einem Rover mit vorgegebenem Ziel, die zur Erreichung des Ziels notwendigen Aktionen zu planen, auszuführen und zu überwachen. Ein sogenannter „Opportunistic Science Agent“ erkennt vielversprechende Merkmale in der Umgebung und meldet diese an das System. Der so entstehende Zielkonflikt wird von der aus den SRC-Vorgängerprojekten hervorgegangenen und für das Projekt zentralen Komponente ADAM (Autonomous Decision Making Module) gelöst: Unter Berücksichtigung der vorhandenen Ressourcen, systembedingter Einschränkungen sowie zeitlicher Vorgaben nimmt ADAM lokale Änderungen der Missionsplanung vor. Diese erlauben es dem Roboter, zu der von ihm identifizierten Stelle zu navigieren, um sie aus der Nähe untersuchen zu können.

DFKI liefert wichtige Beiträge: Robuste Roboterplattform und Missionssimulation
Als robotische Testplattform diente der Rover SherpaTT vom Robotics Innovation Center. Dank seines aktiven Fahrwerks, das ihn sowohl auf Rädern fahren als auch mit seinen vier Extremitäten über Hindernisse schreiten lässt, eignet sich der etwa 150 kg schwere Roboter besonders gut für unwegsames Gelände. Zudem verfügt er über einen etwa zwei Meter langen, zentral angebrachten Roboterarm, der es ihm z.B. ermöglicht, Bodenproben zu entnehmen. Neben der Bereitstellung des Roversystems gehörte es zu den Aufgaben des Bremer DFKI-Forschungsbereichs, eine Missionssimulation zu entwickeln, die aus den an die Bodenstation geschickten Sensordaten ein Simulationsmodell erstellt, das den aktuellen Stand der Mission abbildet. Innerhalb dieses Modells können verschiedene Pfade und Roboter-Konfigurationen getestet werden: Steht der Rover beispielsweise vor einer engen Passage, können verschiedene Fahrwerkskonfigurationen zunächst in der Simulation ausprobiert werden, bevor die erfolgversprechendste Lösung an den Roboter zurückgesendet wird.

Von Utah über Marokko nach Wulsbüttel – erfolgreiche Abschlusstests unter Pandemiebedingungen
Die von den Partnerinstituten entwickelte Software wurde zunächst in einem 7 x 7 Meter großen Indoor-Sandkasten in der Weltraumexplorationshalle des DFKI in Bremen getestet. Anschließend sollten die Technologien auch außerhalb des Labors in einer marsähnlichen Umgebung auf die Probe gestellt werden. Im Vorgängerprojekt FACILITATORS absolvierte SherpaTT eine autonome Langstreckenmission in der marokkanischen Wüstenlandschaft, nachdem er bereits 2016 im US-Bundestaat Utah gemeinsam mit weiteren DFKI-Robotern seine Teamfähigkeit im Rahmen einer Probenrückführungsmission unter Beweis gestellt hatte.

Dieses Mal mussten die ursprünglich auf dem spanischen Festland und der Kanareninsel Fuerteventura geplanten Feldtests aufgrund der pandemiebedingten Reisebeschränkungen in den Norden Deutschlands verlegt werden. So kam es, dass SherpaTT im Herbst 2020 die ehemalige Bremer Galopprennbahn erkundete und sich im März und April 2021 seinen Weg durch die Sandgrube nahe Wulsbüttel bahnte. Bei den finalen Tests wurde die Robotertechnologie fünf Wochen lang unter typisch norddeutschen Wetterbedingungen verschiedenen Härtetests unterzogen, wobei die DFKI-Wissenschaftler vor Ort und die Partner via Remoteverbindung zugeschaltet waren. Auf diese Weise konnten sie u.a. die autonome Navigation, das Sammeln und Ablegen von Proben mit dem Roboterarm, die automatische zielorientierte Missionsplanung sowie die Möglichkeit der wissenschaftlichen Ad-hoc-Zielerfassung erfolgreich testen und gleichzeitig wertvolle Erfahrungen auf dem Gebiet der Teleoperation für zukünftige Weltraummissionen sammeln.

Weltraumtechnologien mit Transferpotenzial / Neue Mission für SherpaTT
Die im Rahmen von ADE entwickelten Technologien sind auf die Anforderungen zukünftiger Rover für die Weltraumforschung ausgelegt. Ihr zielorientiertes Autonomiesystem kann jedoch auch auf Robotern Anwendung finden, die in rauen und gefährlichen Umgebungen auf der Erde arbeiten, z.B. in Kernkraftwerken, bei Rettungseinsätzen oder in der Öl- und Gasindustrie. Für das DFKI und seinen Rover SherpaTT geht der Einsatz für die europäische Raumfahrt weiter: In der dritten und letzten Förderphase des SRC leitet das Robotics Innovation Center das im März 2021 gestartete Projekt CoRoB-X, in dem es gemeinsam mit europäischen Partnern erforscht, wie ein Team aus mehreren Robotern bei der Erkundung von Lavahöhlen auf dem Mond kooperieren kann.

ADE-Projektpartner:

• GMV Aerospace and Defence SA, Spanien
• Joanneum Research, Österreich
• Thales Alenia Space Italia SPA, Italen
• Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, Deutschland
• Trasys International EEIG, Belgien
• Magellium SAS, Frankreich
• Airbus Defence and Space Ltd, Großbritannien
• University of Oxford, Großbritannien
• King’s College London, Großbritannien
• Universite Grenoble Alpes, Frankreich
• GMV Innovating Solutions Ltd, Großbritannien
• Universidad de Malaga, Spanien
• Universita Del Salento, Italien

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Quelle: DFKI.

Bremen – Für das Überleben auf dem Mond benötigt der Mensch jede Menge Ressourcen. Diese per Raumschiff auf den Erdtrabanten zu transportieren, wäre extrem teuer. Eine deutlich günstigere und nachhaltige Lösung: Spezielle Anlagen, mit denen die Rohstoffe direkt vor Ort gewonnen und verarbeitet werden können. Dafür entwickelte ein europäisches Konsortium unter Beteiligung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) im Projekt „Pro-Act“ Technologien, die mehrere Roboter beim Bau dieser Anlagen kooperieren und komplexe Aufgaben zur Vorbereitung menschlicher Missionen erfüllen lassen. Das erfolgreich beendete Vorhaben wurde von der Europäischen Kommission gefördert.

2025 soll es so weit sein: Dann will die Europäische Weltraumorganisation ESA die erste Demonstrationsmission für sogenannte In-Situ Resource Utilization (ISRU) zum Mond starten. Mit Hilfe von ISRU-Technologien können auf fremden Planeten vorhandene Rohstoffe genutzt werden, um daraus für Raumfahrtmissionen benötigte Ressourcen wie Trinkwasser, Sauerstoff oder Baumaterialien für menschliche Habitate herzustellen, die sonst aufwendig von der Erde mitgebracht werden müssten. Dadurch lassen sich nicht nur immense Kosten einsparen. Die Technologien sind zudem von großer Bedeutung, wenn es um eine nachhaltige Erforschung des Weltraums geht. Bei deren Aufbau und Montage werden robotische Systeme eine entscheidende Rolle spielen.

Basistechnologien für die robotische Zusammenarbeit auf dem Mond
Zur Vorbereitung zukünftiger Einsätze von Menschen auf fremden Planeten müssen Roboter in der Lage sein, autonom im Team zu operieren, um komplexe Aufgaben wie die Durchführung wissenschaftlicher Untersuchungen oder den Aufbau von Infrastruktur zu bewältigen. Ziel des im Februar 2019 gestarteten Projekts Pro-Act war es, dafür notwendige Basistechnologien zu entwickeln und deren Funktionsfähigkeit in einem lunaren Missionsszenario zu demonstrieren. Die Europäische Kommission förderte das Vorhaben in der zweiten Phase des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“ als Teil der PERASPERA-Aktivität im Rahmen des Horizon 2020-Programms. Mit seiner langjährigen Expertise auf dem Gebiet der Weltraumrobotik gehörte das Robotics Innovation Center des DFKI zu dem von der belgischen Firma Space Applications Services geleiteten Projektkonsortium, das sich aus insgesamt neun europäischen Unternehmen und Institutionen aus sechs verschiedenen Ländern zusammensetzte.

Ungleiches Roboter-Team kooperiert beim Aufbau einer ISRU-Anlage
Im Mittelpunkt des Vorhabens stand die Zusammenarbeit dreier verschiedenartiger Robotersysteme – dem sechsbeinigen Laufroboter „Mantis“ des DFKI, dem Rover „VELES“ von der polnischen Firma PIAP Space und dem mobilen Portal der spanischen Firma AVS – deren gemeinsames Ziel es ist, eine ISRU-Anlage mit unterstützender Infrastruktur aufzubauen. Dafür kombinierte das ungleiche Team seine Stärken: Der Laufroboter Mantis zeichnet sich dank seiner sechs Extremitäten, von denen er die zwei vorderen auch zur Manipulation einsetzen kann, durch einen hohen Grad an Flexibilität aus und meistert selbst schwieriges Terrain. Der Rover VELES ist in der Lage, größere Wegstrecken zu überwinden und mithilfe seines Greifarms besonders schwere Nutzlasten zu transportieren. Das mobile Portal, das sich mit der Unterstützung von Mantis und VELES auseinanderziehen lässt, verfügt über einen integrierten 3D-Drucker, den es mithilfe einer Seilsteuerung bewegen kann. In Pro-Act wurde das Ausdrucken von Bauteilen für die Montage der ISRU-Anlage unter Verwendung des auf dem Mond vorhandenen Regoliths simuliert. Um die autonome Kooperation der drei Roboter zu ermöglichen, entwickelten die Projektpartner die aus den Vorgängerprojekten des SRC hervorgegangen Software- und Hardwaretechnologien weiter und passten diese missionsspezifisch an. Durch kooperative Zielzerlegung, kollaborative Missionsplanung und Manipulation gelang es den Systemen, gemeinsam verschiedene Aufgaben zu bewältigen.

DFKI trägt wichtige Hardware- und Softwarelösungen bei / Trotz Corona ein Erfolg
Neben der software- und hardwareseitigen Weiterentwicklung und Anpassung von Mantis an das Missionsszenario gehörte die Bereitstellung einer Simulationsumgebung zu den Aufgaben des Robotics Innovation Center. Diese erlaubte es den Partnern ihre Software zunächst auf Robotersimulationen zu testen, bevor diese auf den ‚realen‘ Systemen implementiert wurde. So konnten Programmfehler schon frühzeitig erkannt und behoben werden. Zudem entwickelten die Bremer Forschenden Schnittstellen, die den Einsatz der Partnersoftware auf Mantis ermöglichten. In der Weltraumexplorationshalle des DFKI sollte die Zusammenarbeit der Roboter schließlich erprobt werden. Diese Pläne wurden jedoch von der Corona-Pandemie durchkreuzt: Bereits zu den ersten gemeinsamen Tests im September 2020 konnten nicht alle Partner anreisen, und auch das Roboter-Team blieb unvollständig. Die Abschlusstests im März 2021 mussten dann komplett virtuell via Remoteverbindung realisiert werden, was vor allem im Hinblick auf die Roboterkooperation weitere Herausforderungen wie instabile Internetverbindungen und zeitliche Delays mit sich brachte. Trotz alldem gelang es den Partnern, erfolgreich zu demonstrieren, wie Mantis und VELES bei der Erstellung von Umgebungskarten und dem Transport von Bauelementen zusammenarbeiten. Darüber hinaus sammelten sie umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Teleoperation, die für künftige planetare Weltraummissionen von großem Nutzen sind.

Pro-Act-Projektpartner

• Space Applications Services NV, Belgien – Konsortialführer
• Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Robotics Innovation Center, Deutschland
• GMV Aerospace and Defence SA, Spanien
• Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarow PIAP, Polen
• Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Frankreich
• City, University of London, Großbritannien
• AVS added Value Industrial Engineering Solutions SLU, Spanien
• La Palma Research Centre for Future Studies SL, Spanien
• Thales Alenia Space, Großbritannien

DFKI im Strategic Research Cluster „Space Robotics Technologies” der Europäischen Kommission
Im Rahmen des Strategic Reserach Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“ fördert die Europäische Kommission Kerntechnologien für eine neue Generation von Weltraumrobotern mit dem Ziel, die orbitale und planetare Erforschung unseres Sonnensystems voranzutreiben. Die neuen Technologien sollen sowohl beim Aufbau modularer und rekonfigurierbarer Satellitensysteme als auch bei der Erforschung von Mars, Mond und anderen Himmelskörpern zum Einsatz kommen. Das DFKI Robotics Innovation Center unter Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Frank Kirchner ist Partner des „PERASPERA (ad ASTRA)“-Konsortiums, das die strategischen Ziele des SRC plant und in Teilprojekten, sogenannten Operational Grants (OG) umsetzt. In den ersten zwei Förderphasen (2016–2019 u. 2019–2021) war der DFKI-Forschungsbereich an sieben der insgesamt elf OGs beteiligt. In der dritten und letzten Förderphase des SRC leitet das Robotics Innovation Center das im März 2021 gestartete Projekt CoRob-X, in dem es gemeinsam mit europäischen Partnern erforscht, wie ein Team aus mehreren Robotern bei der Erkundung von Lavahöhlen auf dem Mond kooperieren kann. Zudem ist das DFKI in das Vorhaben PERIOD involviert, in dem es darum geht, ein orbitales Demonstrationskonzept für On-Orbit Servicing zu definieren und den Reifegrad der dafür notwendigen Technologien zu erhöhen.

DFKI-Wissenschaftlerin Wiebke Brinkmann über die Forschung in Bremen – YouTube-Video:

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• Raumfahrt-Robotik in Deutschland

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Quelle: DFKI GmbH.

Wasser, Schutz, stabile Temperaturen: Die Lava-Höhlen auf dem Mond sind von großem Interesse, wenn es um geeignete Orte für langfristige lunare Missionen geht. Um ihr Potential für die Raumfahrt zu untersuchen, sollen zukünftig Teams aus Robotern in die Höhlen vordringen. Ein europäisches Konsortium unter der Leitung des DFKI erforscht im Projekt „CoRob-X“, wie ein Team aus mehreren Robotern sich weitestgehend autonom abseilen und die Tunnel erforschen kann. Das Ziel ist ein Feldtest auf den Kanaren, bei dem die Systeme gemeinsam eine Lava-Höhle untersuchen und die neuen Technologien aus der europäischen Weltraumforschung einsetzen. Die EU fördert das Projekt mit rund drei Millionen Euro.

Teamwork zahlt sich aus. Diese Erkenntnis gilt auch in der Welt der Robotik: Während aktuelle Weltraummissionen noch auf Einzelgänger wie den NASA-Rover Perseverance setzen, sollen zukünftig Teams aus autonomen Robotern die Oberflächen von Mond und Mars erkunden – und auch in den Untergrund vordringen. Denn gerade extreme Umgebungen wie die Krater oder Lava-Höhlen des Mondes sind für langfristige Missionen von Interesse – sie können beispielsweise vor Strahlung, Meteoriten und Temperaturschwankungen schützen und Wassereis als Ressource bieten. Bevor sich jedoch eine bemannte Mission in die Tiefen des Trabanten lohnt, sollen diese vielversprechenden Orte durch autonome Roboter untersucht werden. Die Frage lautet nur: Wie kommen die Systeme in solche Lava-Höhlen hinein, und wie wieder hinaus?

Die Lösung bietet ein Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI), der zu einem immer wichtigeren Bestandteil in der Planung zukünftiger Raumfahrtmissionen wird: Die kollaborative autonome Robotik. Die Exploration durch intelligente Roboter spart im Vergleich zu bemannten Flügen nicht nur Aufwand und Kosten, sondern ebenso Risiken für den Menschen. Die Fähigkeit zur Kooperation und zur Entscheidungsfindung ist dabei der entscheidende Vorteil, um auch komplexe Missionsszenarien wie die Erkundung von Höhlen umzusetzen. Aus diesem Grund finanziert die Europäische Kommission im Rahmen des Förderprogramms Horizon 2020 die Erforschung kooperativer Roboter für extreme Umgebungen. Das Projekt „CoRob-X“, koordiniert vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), zielt darauf ab, ein solches Szenario in einer analogen Mission auf der Erde umzusetzen, und wird hierfür über zwei Jahre hinweg mit rund drei Millionen Euro gefördert.

Drei Roboter, ein Team
Hinter dem Langtitel „Cooperative Robots for Extreme Environments” verbirgt sich eines der Abschlussvorhaben des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“, das mehrere Forschungsprojekte für die europäische Raumfahrt umfasst, die im Rahmen des H2020-Proramms finanziert wurden. Der Fokus des Projekts „CoRob-X“, das am 1. März 2021 offiziell gestartet ist, liegt entsprechend auf dem Testen und Validieren der Technologien, die im SRC entwickelt wurden und bei europäischen Raumfahrtmissionen zum Einsatz kommen sollen. Die Erkundung von Lava-Höhlen ist dabei ein realitätsnahes Szenario, da diese Höhlen auf dem Mond einen Schlüssel für langfristige Missionen oder gar menschliche Habitate darstellen. Aus diesem Grund zielt „CoRob-X“ darauf ab, in einem Feldtest auf den Kanaren eine solche Erkundung durch drei autonome Robotersysteme durchzuführen und ihre Machbarkeit mithilfe der SRC-Technologien zu beweisen.

Zum Einsatz kommen dabei zwei Systeme des Robotics Innovation Center (RIC) vom DFKI in Bremen sowie ein Roboter des belgischen Unternehmens Space Applications Services NV/SA. Anders als jene Rover, die bereits im Weltall zum Einsatz kommen, können diese Systeme dank Künstlicher Intelligenz eigene Entscheidungen treffen, was gegenüber der Fernsteuerung durch den Menschen auf der Erde viele Vorteile bringt: Autonome Weltraumroboter können unmittelbar auf ihre Umwelt reagieren, neue Daten in ihre Missionsplanung aufnehmen und Fehler schneller ausgleichen. Die Arbeit im Team ist schließlich entscheidend, um auch eine extreme Umgebung wie eine Lava-Höhle untersuchen zu können – ob auf dem Mond oder den vulkanisch geprägten Kanaren.

Abseilen, explorieren, Sensordaten übermitteln
Hierzu soll ein autonomer Explorationsroboter in solch eine Höhle hinabgelassen und wieder heraufbefördert werden. Das Szenario sieht vor, dass die drei autonomen Rover – SherpaTT und Coyote vom DFKI sowie Roboter LUVMI von Space Applications Services aus Belgien – gemeinsam den Eingang einer Höhle untersuchen und durch einen Sensorwürfel, den LUVMI in das sogenannte „Skylight“ wirft, erste Informationen sammeln und austauschen. Mithilfe dieser Daten ermitteln die Systeme eine geeignete Stelle, an der der robuste Rover SherpaTT mithilfe eines Seilzugs den kompakten Coyote hinablassen kann. Am Boden angekommen, entkoppelt sich der wendige Roboter vom Seil- und Dockingmechanismus, erkundet die Höhle und kehrt anschließend zur Dockingstation zurück, um die Daten zu übermitteln und von SherpaTT hinaufbefördert zu werden.

Der Feldtest für die Validierung der SRC-Technologien ist für Anfang 2023 geplant. Bis dahin gilt es, die Missionsdetails und -anforderungen zu definieren, die Technologien auf den Systemen zu implementieren und etwaige Sicherheitsfragen zu berücksichtigen. Parallel führen das Unternehmen GMV Aerospace and Defence SA und die Stiftung Santa Bárbara einen weiteren Feldtest in einem Bergwerk in Nordspanien durch, bei dem dieselben Technologien zum Erkunden von Schächten erprobt werden. Hierzu werden ein Rover und eine Drohne des spanischen GMV eingesetzt. Zu den weiteren Partnern des Projekts „CoRob-X“, das über einen Zeitraum von 24 Monaten unter der Grant-Nummer 101004130 mit insgesamt 3.006.912,50 Euro gefördert wird, gehören das Laboratoire Atmosphères, Milieux Observations Spatiales (LATMOS) und Magellium SAS aus Frankreich, die Universität von Malaga, Sintef AS aus Norwegen sowie die Airbus Defence and Space GmbH aus Deutschland.

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Bremen – Wie können unzugängliche Orte auf der Erde – zum Beispiel die Tiefsee – aber auch auf anderen Planeten erforscht werden? Extreme Ziele stellen auch extreme Anforderungen an die eingesetzte Technik. Dabei geht es nicht nur um Korrosion oder Druckbeständigkeit: Neue technische Lösungen sollen zum Beispiel die Kommunikation mit und die Energieversorgung von abgetauchten Robotern ermöglichen – und zwar mithilfe eines innovativen Andocksystems. Dafür hat ein Konsortium aus drei Bremer Partnern das Forschungs- und Entwicklungsprojekt TRIPLE-MoDo gestartet.

Sowohl für die Erforschung der Weltmeere als auch für die Erkundung extraterrestrischer Ozeane werden robotische Systeme benötigt, die eigenständig und über längere Zeiträume unter Wasser operieren können. Dafür arbeitet ein Bremer Konsortium im jetzt gestarteten Projekt TRIPLE-MoDo („Technologies for Rapid Ice Penetration and Subglacial Lake Exploration – Mobile Docking“) an einem innovativen Dockingsystem. Zu den Projektpartnern gehören die DSI Aerospace Technology GmbH, das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz und das MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen. Finanziert wird das Projekt vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Bonn.

Das geplante System soll es einem autonomen Unterwasserfahrzeug (AUV) ermöglichen, an einer Unterwasserstation anzudocken, um gesammelte Daten zu übermitteln, seine Batterie aufzuladen und somit längere Zeit unter Wasser zu bleiben. Um den hohen Anforderungen an das Andocken in tiefen Gewässern gerecht zu werden, setzen die Partner auf Komponenten aus dem Bereich Soft Robotics. Diese zeichnen sich durch eine enorme Flexibilität und die Fähigkeit aus, Kollisionen sanft abfangen zu können.

Das Projekt TRIPLE-MoDo ist eins von mehreren Vorhaben innerhalb der übergeordneten TRIPLE-Projektlinie des DLR Raumfahrmanagements. Ziel der Projektlinie ist es, ein intelligentes Explorationssystem zu entwickeln, das sich zur Durchführung wissenschaftlicher Beobachtungen in Gewässern unter Eis eignet. Das projektierte System besteht aus einem vollautonomen Kleinst-Tauchroboter (einem sogenannten nanoAUV) einer teilautonomen Einschmelzsonde, die sich in die Eisschicht einschmilzt und das AUV hindurchtransportiert, sowie einem astrobiologischen Labor (AstroBioLab) zur Untersuchung von Flüssigkeits- und Sedimentproben. Die Schmelzsonde dient dem Roboter zudem als feste Unterwasserstation zum Daten- und Energieaustausch.

Das innovative System soll sowohl für planetarische Missionen als auch für Raumfahrtanwendungen im erdnahen Bereich von großem Nutzen sein. Das Interesse seitens der Raumfahrt besteht darin, künftig ein derartiges auf der Erde eingesetztes und erprobtes System auch für die Erforschung von Ozeanen auf anderen Planeten und Monden, wie zum Beispiel jenem auf dem Jupitermond Europa, zu nutzen. Unter der Eisdecke des Jupitermondes werden in rund 100 Kilometern Wassertiefe Hydrothermalquellen vermutet, die durch einen Wärmestrom und das Einbringen von Mineralien selbst an dunklen und kalten Orten Leben ermöglichen.

„Der vermutete Ozean auf Europa besitzt eine Wassermenge, die ungefähr dem Doppelten unseres Planeten Erde entspricht“, erklärt Projektleiter Dr. Christoph Waldmann vom MARUM. „Am Ende geht es um die Frage, ob sich in den extraterrestrischen Ozeanen Spuren von vergangenen oder gegenwärtigen Lebensformen finden lassen.“

Das entwickelte Gesamtsystem soll bis 2027 fertiggestellt und im Rahmen einer Demonstrationsmission in der Antarktis in enger Zusammenarbeit mit Meeres- und Weltraumwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern getestet werden.

Mehr Informationen zum Projekt und den beteiligten Partnern:
TRIPLE-nanoAUV: https://triple-project.net
DSI Aerospace Technologie GmbH: www.dsi.space
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen: www.marum.de
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Robotics Innovation Center: https://robotik.dfki-bremen.de/de/startseite

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Quelle: LZH.

Zum Abschluss des zweijährigen, von der VolkswagenStiftung finanzierten Projekts konnten Labor-Versuche mit dem MOONRISE-Laser an einem Robotorarm des Rovers vom IRAS umgesetzt werden. Dabei gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Mondstaub zu zusammenhängenden Bahnen aufzuschmelzen. Der vom LZH entwickelte Laserkopf wurde dabei über den Robotorarm angesteuert – ähnlich, wie er in Zukunft auf dem Mond eingesetzt werden könnte.

Robuster, kleiner Laser und Mond-ähnliches Regolith
„In den zwei Jahren haben wir einen Laserkopf entwickelt, der nur etwa so groß ist wie eine große Saftpackung und trotzdem den widrigen Bedingungen im Weltraum standhält“, berichtet Niklas Gerdes, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des LZH, vom Laser, der auch schon nötigen Temperatur-Vakuum- und Vibrationstest standhielt. Niklas Gerdes fasst die nächsten Schritte zusammen: „Bei den ersten Versuchen im Labor haben wir die notwendige Bestrahlungsdauer und Leistung bestimmt. Dann ging es in die Vakuum-Kammer und wir haben dort erfolgreich Regolith aufgeschmolzen.“

Der im Projekt verwendete Regolith stammt aus dem IRAS. Dort wurde über die Projektdauer hinweg die Zusammensetzung des Regoliths auf die voraussichtlichen Bedingungen am Landeplatz angepasst – eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. Denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen auf Basis der Daten vergangener Mondmissionen passende Materialien auf der Erde finden, um den Mondstaub möglichst exakt nachzubilden.

Weltweit einmalig: Regolith im Einstein-Elevator unter Mondbedingungen geschmolzen
Ein Höhepunkt waren dann die Versuche im Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH). MOONRISE war das erste wissenschaftliche Experiment im Elevator überhaupt. Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, LUH/LZH, ist noch immer begeistert: „Im Einstein-Elevator ist es uns gelungen Regolith zu Kugeln aufzuschmelzen – sowohl unter kompletter Schwerelosigkeit als auch unter Mondgravitation. Das ist weltweit einmalig!“

Den krönenden Abschluss machte der Einsatz des Lasers auf dem Rover MIRA3D des IRAS. MIRA3D besteht aus einer fahrbaren Plattform und einem Roboterarm und wird für die Entwicklung von additiver Fertigungstechnologie auf dem Mond eingesetzt. Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll vom IRAS, TU Braunschweig, berichtet: „Wir konnten den Laserkopf am Arm des Rovers präzise ansteuern und damit größere Strukturen gezielt aufschmelzen. Ein voller Erfolg! Zusammen mit den Versuchen im Elevator haben wir eine solide Grundlage, um mit dem Laser auf dem Mond 3D zu drucken.“

Nächster Meilenstein wäre im Anschluss an das Projekt den Laserkopf zu einem Flugmodell weiterzuentwickeln. LZH und IRAS sind momentan im Gespräch mit einschlägigen Stellen, um die Entwicklungen voranzutreiben. Denn der Vision eines Lasers, der Baumaterialien für ganze Siedlungen aus Mondstaub druckt, sind die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit MOONRISE einen großen Schritt nähergekommen.

Über MOONRISE
Gefördert wurde das ehrgeizige und zukunftsweisende Forschungsprojekt von der VolkswagenStiftung im Rahmen der mittlerweile beendeten Förderinitiative „Offen – für Außergewöhnliches“. Darin unterstützt die Stiftung außergewöhnliche und gewagte Vorhaben, für die sich keine andere Finanzierung finden lässt.

Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 18 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.

Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig
Der Fokus der Forschung am Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) liegt auf der Entwicklung von Methoden, Technologien und Ansätzen zum nachhaltigen Nutzen und zur Sicherheit von Infrastruktur im Weltraum. Drei technische Arbeitsgruppen forschen dabei auf den Gebieten Explorations- und Antriebssysteme, Space Debris und Satellitentechnik. Mit über 20.000 Studierenden und 3.700 Beschäftigten ist die Technische Universität Braunschweig die größte Technische Universität Norddeutschlands. Sie steht für strategisches und leistungsorientiertes Denken und Handeln, relevante Forschung, engagierte Lehre und den erfolgreichen Transfer von Wissen und Technologien in Wirtschaft und Gesellschaft. Forschungsschwerpunkte sind Mobilität, Infektionen und Wirkstoffe, Metrologie und Stadt der Zukunft.

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• Mond

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Quelle: DLR.

Astronaut Luca Parmitano steuerte den Interact-Rover der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) in einem der Mondoberfläche ähnlichen Testgelände in Valkenburg, Niederlande. Dort sammelte er erfolgreich Gesteinsproben mit einem Roboterarm. Erstmalig wurde ein derart komplexer Roboter aus dem All mit Kraftrückkopplung ferngesteuert. Diese Teleoperations-Regelung wurde am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt.

Bereits am Montag, den 18. November 2019, hat Luca Parmitano während seines „proficiency run“ die Fernsteuerung des Rovers und des Roboterarms getestet. In diesem Experiment konnte ein Mensch zum ersten Mal einen Roboter auf der Erde von der ISS aus in alle Richtungen bewegen sowie selbst die Kräfte wahrnehmen, die der Roboter spürt.

Mit Hilfe dieser Kraftrückkopplung kann der Astronaut die Interaktionskräfte des Roboters intuitiv steuern und somit auch filigrane Aufgaben ausführen. DLR-Wissenschaftler Harsimran Singh erklärt: „Der Regelungsansatz des DLR stellt sicher, dass der Roboter keine Kräfte auf die Umgebung aufbringt, bevor der Astronaut sie spürt. Dies ist besonders bei hoher Zeitverzögerung entscheidend für die Sicherheit der Interaktion des Roboters mit seiner Umgebung.“

Die Technologie der Teleoperation ist auf der Erde ohnehin komplex, aber im All gibt es zusätzliche Herausforderungen, erklärt DLR-Wissenschaftler Michael Panzirsch: „Zum einen wird die Force Feedback-Kopplung durch sehr hohe und variable Zeitverzögerung von durchschnittlich 800ms, mit Ausreißern von bis zu 3 Sekunden, Datenpaketverlust oder sogar Kommunikationsunterbrechungen beeinträchtigt. Zum anderen befindet sich der Astronaut in Mikrogravitation, was zu Einbußen in der Sensomotorik führen kann und somit potentiell die Teleoperation erschwert.“

Das Experiment Analog-1 ist das abschließende Glied in einer Kette von Experimenten namens METERON, in denen unter anderem untersucht wird, wie sich intelligente Roboter auf Planetenoberflächen durch Astronauten im Orbit steuern lassen.

Bereits 2017 und 2018 steuerten Astronauten wie Alexander Gerst den humanoiden Roboter Justin im DLR-Roboterlabor von der ISS. Sollten Roboter zukünftig den Mond oder Mars erkunden, oder dort eine Infrastruktur aufbauen oder instand halten, könnten Astronauten von einer Raumstation aus die autonomen Roboter bedienen.

„Auch wenn diese Art von Experimenten einfach aussieht, erfordert die technische Komplexität (Zusammenspiel Mensch-Roboter) unter den Bedingungen auf der Raumstation die Zusammenarbeit von vielen Experten“, sagt Thomas Krüger, Leiter des Human Robot Interaction Lab der ESA. „Wir sind sehr glücklich mit der Kooperation mit dem DLR, und hoffen dies auch in Zukunft und weiteren Missionen fortzusetzen.“

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• (Teil-)Humanoide Roboter für die Raumfahrt

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Beide beschränken sich auf das Wesentliche. Doch während Bauhausgründer Walter Gropius diese Konzeptrichtung bereits vor 100 Jahren umsetzte, ist die Deutsche Raumfahrtausstellung jetzt an diesem Punkt angekommen. Und das ist sehr erfrischend.

Am Sonntag, dem 19. Mai 2019 gingen in Morgenröthe-Rautenkranz die Raumfahrttage 2019 zu Ende. Wer Stammgast bei dieser Veranstaltung ist, musste unweigerlich feststellen, dass alles etwas kleiner und kompakter daher kam. Kein gigantisches Zelt war neben dem Hauptgebäude aufgebaut. Kein Gedränge am Wurst- und Getränkestand. Kein Kampf um Sitzplätze.

Die Veranstaltung fand im Gebäude statt und war durch die Anzahl der Stühle beschränkt. Man hatte außerdem im Vorfeld nicht groß Werbung gemacht. Die Folge war eine übersichtliche Anzahl an Teilnehmern. Diese waren dann auch fast ausschließlich das Fachpublikum, das man sich für eine derartige Veranstaltung wünschen mag. Für die Teilnehmer auf und vor der Bühne erschien das als angenehm.

Ebenso kompakt wie das Publikum war die Referentenliste. Leider fehlte einer, obwohl die entsprechende Fahne draußen wehte. Astronaut Reid Wiseman (USA) musste seine Teilnahme kurzfristig absagen. Schade, hätte doch die wage Möglichkeit bestanden, dass Alexander Gerst kurz vorbei geschaut hätte, um seinen ehemaligen Flugkollegen zu begrüßen. Auch fehlte Sigmund Jähn zum Auftakt, dessen Anwesenheit seit Jahren vom Publikum wie selbstverständlich vorausgesetzt wird. Er sollte erst am Sonntag zur Veranstaltung stoßen.

Der Freitag Nachmittag verstrich mit der obligatorischen Anmeldung, der Begrüßung der Teilnehmer und einem Rückblick auf die Ehrungen zum 40. Flugjubiläum des ersten deutschen Raumfahrers. Ganz wichtig für die angereisten Teilnehmer war aber das Wiedersehen mit lieben Freunden der Raumfahrt. So saß man folgerichtig dann auch bis in die Nacht bei gutem Essen und Getränken. Es gab viel zu erzählen. Die eigentliche Hauptveranstaltung folgte am Samstag. Es sollte um den Mond gehen. Das Thema „50 Jahre Mondlandung“ ist eben in diesem Jahr allgegenwärtig…

Eugen Reichl
Spätestens seit seinem Vortrags-Auftritt zur Jahreshauptversammlung des Fördervereins „Deutsche Raumfahrtausstellung e.V.“ im Jahre 2016 ist Eugen Reichl ein gern gesehener Gast. Der Münchener hat viele Facetten: Er ist Mitarbeiter eines Raumfahrtkonzerns, Sachbuchautor, gefragter Vortragsredner, Moderator, Mitstreiter von orion.com (Wien), und vieles mehr. Die Aufzählung könnte man noch fortsetzen.

Reichl oblag die Ehre, am Samstag den Eröffnungsvortrag zur Hauptveranstaltung zu halten. „50 Jahre bemannte Mondlandung“ lautete das Thema. Ich selber kannte seinen Vortrag in der Grundkonzeption bereits von der YurisNight 2019 in Wien. Reichl hatte daran zwischenzeitlich noch „gefeilt“. Der Foliensatz war überarbeitet und alles irgendwie noch stimmiger. Reichl ließ die Geschichte der Mondlandung beginnend mit den 1940er Jahren Revue passieren. Dabei erzählte er von so manch einer historischen, hier zu Lande unbekannten Person, die Einfluss auf den geschichtlichen Ablauf genommen hat. Das war natürlich hochgradig interessant, hätte es ja auch anders kommen können. Was wäre gewesen, wenn Präsident Truman die Raketenentwicklung von Anfang an unterstützt hätte? Was wäre gewesen, wenn Koroljow nicht so früh und plötzlich gestorben wäre? Was wäre geschehen, wenn Apollo 8 gescheitert wäre? Das Spiel mit „Was wäre wenn?“ ist irrelevant für die Fakten. Wir wissen, wie die Geschichte verlaufen ist. Aber eine Überlegung ist es schon Wert, um zu verstehen, wie knapp das „Rennen zum Mond“ ausgegangen ist.

Reichl zog den Bogen dann über Apollo 11 hinaus bis zu den Ankündigungen neuer Mondprojekte in unseren heutigen Tagen. Es machte Spaß, ihm zuzuhören.

Oleg Kotow
Man war es gewöhnt, dass bei Raumfahrttagen in der Deutschen Raumfahrtausstellung mindestens(!) 2+X Raumfahrer anwesend sind. Diesmal war zur Hauptveranstaltung am Samstag „nur“ einer angereist. Aber was für einer! Mit der erfolgreichen Einladung von Kosmonaut Oleg Walerjewitsch Kotow war den Organisatoren für mich ein kleines Wunder gelungen, wusste ich doch, dass er bei anderen Veranstaltungen schon mehrfach aus verschiedenen Gründen absagen musste.

Kotow hat an der Militärischen Medizinakademie Kirow studiert und promoviert. Er arbeitete darauf als Arzt im Sternenstädtchen und wurde in drei ISS-Raumflügen (Starts 2007, 2009, 2013) eingesetzt.

2016 verließ Kotow das Kosmonautenausbildungszentrum (ZPK) und arbeitet bei TsNIIMash, einem Forschungszentrum, das sich auch mit Flugtests befasst. 2018 wurde er stellvertretender Leiter des Institut für biomedizinische Probleme in Moskau. (Quelle: wikipedia ru)

Damit war es den Organisatoren gelungen, einen der Top-Spezialisten für Weltraum-Medizin, Langzeitflüge und Isolationstests auf die Bühne zu holen. Kotow verstand es, das Publikum trotz des etwas trockenen Fach-Stoffs zu fesseln. Dank an dieser Stelle sei Gerhard Kowalski gezollt, der wie immer perfekt und temperamentvoll dolmetschte. Fazit des Vortrages: Es gibt noch viel zu erforschen im raumfahrtmedizinischen Bereich. Eine Station um, bzw. auf dem Mond wird andere medizinische Probleme aufwerfen, als heute auf der ISS existieren. Von einem Flug zum Mars ganz zu schweigen. Es ist eben alles nicht ganz so einfach, wie man sich das in so mancher tollen Computeranimation erträumt.

Michaela Girgenrath
Der Vortrag von Frau Dr. Girgenrath vom DLR schloss thematisch fast nahtlos an den Themenbereich von Kotow an. Girgenrath berichtete über das Projekt SIRIUS-19. Das ist ein Isolationsexperiment, das einen viermonatigen Aufenthalt auf einer Mondstation simuliert. Es findet in der Isolationsstation des Instituts für biomedizinische Probleme in Moskau statt, dem Institut, an dem Kotow arbeitet.

Erinnerungen an das Mars-500-Experiment werden wach. Für mich war es doch sehr interessant und wichtig, wie viele internationale Institute und Forschungsstätten beteiligt sind. Hier zeigt sich wieder einmal: Raumfahrt verbindet über Grenzen hinweg.

Rico Belder
Rico Belder vom DLR sprach über die Mission „ROBEX“. Belder ist Mitarbeiter am Institut für Robotik und Mechatronik, Autonomie und Teleoperation beim DLR in Oberpfaffenhofen. Der Absolvent der TU-Dresden hat übrigens 2010 eine für mich sehr interessante Diplomarbeit vorgelegt unter dem Titel „Reaktive Kollisionsvermeidungsstrategien für Roboter in der direkten Mensch-Roboter Interaktion“. Dem Thema Robotik ist er treu geblieben. Weiterführend daraus ging es in seinem Vortrag über ROBEX um autonom arbeitende Robotersysteme für die Fernerkundung. ROBEX leitet sich ab von „Robotische Exploration unter Extrembedingungen“. Vielen Dank an Herrn Belder, der nach Ende der Veranstaltung auch für ein kleines Fachgespräch zur Verfügung stand.

Sigmund Jähn
Der Lokalmatador Sigmund Jähn hatte seinen Auftritt am Sonntag-Vormittag zur Referenten-Talk-Runde. Natürlich wurde er von allen Anwesenden mit Begeisterung begrüßt. Natürlich war man stolz und glücklich, dass er da war. Und natürlich saß er wie jedes Mal brav und diszipliniert am Ende der Veranstaltung am Podium und gab allen, die es wollten, geduldig Autogramme. Unter den begeisterten Autogrammjägern waren wieder viele bekannte Gesichter. Man kann offensichtlich von „unserem Sigmund“ nicht genug bekommen. Alle waren zufrieden und glücklich. Es war halt so, wie immer…

Aber wer ganz genau hinsah, bzw. hinsehen wollte, merkte irgendwie, dass es nicht ganz so war, wie früher. Jähn hatte am Vortage in München eine Veranstaltung bestritten und war dann nach Rautenkranz gefahren. Erschöpfung und Müdigkeit von den Strapazen der Reise sah man dem 82 jährigen durchaus an. Zwei Wochen später bin ich durch Zufall selber von München via Regensburg, Hof, Plauen, Chemnitz, Dresden mit dem Auto nach Berlin gefahren. Es war Stress pur, bestimmt auch für einen Beifahrer.

Man möge ehrlich der Tatsache ins Auge sehen, das Herr Dr. Sigmund Jähn, unser Sigmund, nicht mehr jeder Einladung folgen, nicht mehr jeden Autogrammwunsch erfüllen und auch nicht für jedes Selfi bereitstehen kann und wird. Als „Figur des öffentlichen Lebens“, so wie das im Amtsdeutsch heißt, steht man zwar zwangsläufig immer irgendwie im Rampenlicht. Aber wir alle sollten langfristig den Bogen nicht überspannen. Also sollten wir die Ansprüche etwas herunter setzten. Er möge uns noch sehr lange erhalten bleiben.

Die Podiumsdiskussion
Teils ausgesprochen lebendig gestaltete sich die Podiumsdiskussion am Sonntag. Erfrischend war, dass es auf der Bühne durchaus unterschiedliche Meinungen gab. Während Belder die Zukunft der Raumfahrt mittels Robotik propagierte, sah Kotow das nicht ganz so optimistisch. Der Mensch sei bei bestimmten Aufgaben eben noch nicht zu ersetzen. Das gelte auch für interplanetare Raumflüge. Jähn bemerkte sinngemäß, dass seine Hoffnungen auf baldige gemeinsame Flüge zu Mond und Mars angesichts der Schwierigkeiten, sich zusammen um die Lösung der Probleme der Erde zu kümmern, zwischenzeitlich gedämpft wurden. Eine Aussage, über die es nachzudenken lohnt. Die meisten Zuhörer im Saal klatschten spontan.

Rahmen und Organisation
Die Organisatoren hatten neben den traditionellen Ritualen, wie zum Beispiel das Aufstellen zum Gruppenfoto der Akteure, auch wieder zur abendlichen Zusammenkunft in der örtlichen Gastlichkeit Frischhütte eingeladen. Bei leckerem Essen und kühlen Getränken konnten sich die Teilnehmer über das Erlebte austauschen.

Die Gesamtorganisation war rund um gelungen. Die technische Umsetzung mit Multifunktionswand, Akustikanlage und allem anderen, war perfekt. Man merkt, dass man aus früheren Veranstaltungen viel Erfahrung schöpfen konnte.

Alles in allem war es eine tolle Veranstaltung. Den Organisatoren und Helfern sei an dieser Stelle Dank gesagt. Und dass viele den teilweise weiten Anreiseweg in die Vogtländischen Berge nicht gescheut haben, zeugt davon, dass die Raumfahrttage in Morgenröthe-Rautenkranz zu einer der wichtigsten Veranstaltungen für die Freunde der Raumfahrt in Deutschland zählen.

Video (mit freundlicher Genehmigung von Diana Fiedler):

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• Deutsche Raumfahrtausstellung

Der Beitrag Nachlese: Raumfahrttage Morgenröthe-Rautenkranz 2019 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: Raumfahrer.net

Anlässlich der offiziellen Eröffnung hatte das DLR zu einer Tagesveranstaltung am rund 25 Kilometer südwestlich von München gelegenen bayerischen Standort geladen. Auf dem Programm der Veranstaltung standen Vorträge, Laborrundgänge und vor allem die eigentliche feierliche Eröffnung durch die Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie Ilse Aigner, den Ministerialdirigenten im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Holger Schlienkamp und den Physiker Professor Dr. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie.

Professor Dr. Dittus brachte in seinen einleitenden Worten seine Freude darüber zum Ausdruck, dass das DLR mit dem RMC im neuen Gebäude jetzt eine unvergleichliche Infrastruktur nutzen kann, in der nicht nur Roboter für den Einsatz im Weltraum entwickelt werden können, sondern auch Spitzenforschung im Bereich irdischen Robotereinsatzes betrieben werden kann.

Angetan zeigte sich Dittus vom Erscheinen zahlreicher Vertreter aus Wirtschaft und Industrie, die für das DLR wichtige Partner sind. Erwähnt wurde die seit Jahren erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Firma Kuka, die Nutzung von Software für Fahrerassistenzsysteme durch Mercedes Benz, und die etwa jährlich erfolgenden Ausgründungen durch einzelne Mitarbeiter des DLR.

Die Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie Ilse Aigner erklärte sich zufrieden mit dem erreichten Ergebnis und den damit neu eröffneten Möglichkeiten.

Zur Unterstützung beim fortschreitenden Aufbau der Kompetenzen im RMC erhält das DLR weitere rund 500.000 Euro, einen entsprechenden Fördermittelbescheid sagte die Ministerin zu.

Obwohl die Roboter des DLR schon die Kernkompetenzen eines Politikers wie Händeschütteln und Bänder durchschneiden beherrschten, werde die Entwicklung von Robotern noch eine ganze Weile dauern, bis sich Modelle wie der C3PO aus Krieg der Sterne verwirklichen lassen, trug die Staatsministerin in entspannter Laune vor.

Als Professor Gerd Hirzinger, ehemals Direktor des Instituts für Robotik und Mechatronik beim DLR in Oberpfaffenhofen, vor rund 30 Jahren mit dem Aufbau des Instituts begann, war nicht abzusehen, welche internationale Anerkennung die Arbeit am Standort einmal erfahren würde, berichtete Staatsministerin Aigner und brachte ihre Hoffnung zum Ausdruck, dass die Erfolgsgeschichte angesichts der Tatsache, dass jetzt alle wichtigen Arbeitsgruppen im neuen Gebäude gemeinsam untergebracht sind, fortgeschrieben werden kann.Aigner lies es nicht aus, darauf hinzuweisen, dass Roboter längst in weiten Lebensbereichen Einzug genommen haben und nannte als Beispiel die unauffälligen Maschinen, die immer häufiger zur Rasenpflege eingesetzt werden.

Befürchtungen, der Mensch werde durch eine sich ausdehnende Nutzung von Robotik Schaden erleiden, trat die Ministerin entgegen. Man könne sich sicher sein, dass auch künftig der Mensch der Schlüssel beim Einsatz von Robotern sein werde.

Professor Dr.-Ing. Alin Albu-Schäffer, Leiter des Instituts für Robotik und Mechatronik, schilderte in seinem Vortrag die Ziele der Institutsarbeit in Oberpfaffenhofen. Langfristig habe man vor, autonome Roboter und Schnittstellen zum Menschen für eine wirkungsvollere, effektivere und sicherere Interaktion mit der Umwelt zu entwickeln.

In den vier Ebenen des rund 25 Millionen teuren Neubaus beschäftigten sich laut Alin Albu-Schäffer rund 300 Mitarbeiter mit Themen wie der Robotik in der Raumfahrt, der Medizin- und Pflegerobotik, der Industrierobotik und der intelligenten Servicerobotik.

Zentrale Arbeitsgebiete Albu-Schäffers Instituts sind der Robotereinsatz bei unbemannten Wartungs- und Entsorgungsmissionen im Weltraum, robotische Assistenzsysteme zum Einsatz in der bemannten Raumfahrt, robotische Systeme zur Planetenerkundung, der Robotereinsatz in der Produktion und Industrie 4.0, robotische Unterstützung in Medizin und Pflege und neue Mensch-Maschine-Schnittstellen, intelligente Roboter zur Erledigung von Dienstleistungen und Routineaufgaben im Alltag sowie zur Nutzung im Freien, z.B. in der Landwirtschaft.

Als Beispiel für die Nützlichkeit modernen Robotereissatzes nannte der Institutsleiter aktuelle Entwicklungen im Bereich der minimal-invasiven Operationstechnik. Ein Demonstrationssystem erläuterte er der Staatsministerin im Anschluss an die offizielle Einweihungszeremonie bei einer Runde durch die Labore des RMC. Eine Nutzung bereits gewonnener Erkenntnisse durch die medizintechnische Industrie steht laut Albu-Schäffer kurz bevor.

Im Bereich des Weltraumrobotings erwähnte Albu-Schäffer unter anderem das Projekt DEOS. DEOS steht für „Deutsche Orbitale Servicing Mission“ und kennzeichnet ein Konzept, das unter anderem zur Realisierung einer Möglichkeit führen könnte, gealterte und deaktivierte Satelliten auf niedrigen Erdumlaufbahnen einzufangen und anschließend bei kontrollierten, zerstörerischen Wiedereintritten in der Erdatmosphäre zu entsorgen.

Envisat, der konkret genannt wurde, ist derzeit der größte inaktive Satellit im All, dessen gezielte Entsorgung im Sinne der Weltraumschrottvermeidung von Vorteil sein könnte. Ein Raumfahrzeug einer robotischen Entsorgungsmission könnte Envisat z.B. an einer Antenne, an der Struktur des Hauptkörpers des Satelliten oder am Adapter, mit dem der Satellit beim Start mit der Trägerrakete verbunden war, greifen.

Auch Möglichkeiten zur robotischen Wartung und automatisch ablaufenden Nachbetankung von Satelliten im Weltraum werden im Rahmen von DEOS untersucht. Ein DEOS-Simulator war nach der Einweihungszeremonie in einem Teil des Hauptlabors zu sehen. Der Simulator ermöglicht die Erprobung der autarken Annäherung und Kopplung der beiden DEOS-Komponenten sowie die Manipulation der einen durch die andere Komponente. An Bord ist ein Roboterarm von Kuka mit einer adaptiven drei-fingerigen Greifhand.

Nicht unerwähnt ließ Alin Albu-Schäffer auch das Institut für Optische Sensorsysteme am DLR-Standort Berlin Adlershof, das für die Komplettierung des DLR-Robotik-Forschungsclusters sorge. Die Einrichtung unter der Leitung von Prof. Dr. Heinz-Wilhelm Hübers beschäftigt sich mit der Entwicklung von Sensoren und Software für intelligente Datenerfassungs- und Verarbeitungssysteme.Dr.-Ing. Johann Bals verwies in seiner Einführung auf das hohe Synergie-Potenzial zwischen den Bereichen Luft- und Raumfahrt und den Bereichen Energie, Sicherheit und Verkehr. Das Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik widmet sich unter Bals Leitung der Entwicklung intelligenter Regelungssysteme, die nicht nur bei Robotern im Raumfahrteinsatz verwendet werden können, sondern auch in Luft-, Schienen- und Straßenfahrzeugen nutzbar sind.

Ein Beispiel für eine Entwicklung, bei der robotische und regelungstechnische Technologien für planetare Rover und terrestrische Elektromobile Eingang fanden, ist das ROboMObil des DLR.

Das DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik liefert maßgebliche Beiträge zur Etablierung internationaler Standards bei der physikalischen Modellierung und Simulation. Von der Softwareentwicklung über rechnergestützte Entwurfsarbeiten bis zu Tests zusammengesetzter Hardware kann das Institut im Neubau mit Prüfständen und Fahrzeuglabor nun alle Aufgaben unter einem Dach erfüllen.

Die Zeremonie zur Eröffnung fand anschließend im großzügigen Foyer des RMC statt, in dem ausnahmsweise auch das ROboMObil einen Parkplatz gefunden hatte. Anlass-gemäß assistierte der dank eines Untergestells auf Rädern mobile Roboter Justin der Staatsministerin beim Durchschneiden des symbolischen Bands zur Eröffnung des RMC. Justins künstlicher Kollege Toro, als Laufroboter auf den eigenen Beinen unterwegs, sorgte für glänzende Augen beim Händeschütteln mit Frau Aigner.

Prüfstände für Industrieroboter und ein Labor für Entwicklung und Test mobiler Roboter für die Planetenforschung sind im Untergeschoss des RMC untergebracht.

In den drei Hauptgeschossen existieren zahlreiche gut zugängliche, um Innenhöfe herum angeordnete Büros, sowie gut erreichbare Besprechungsräume. Kreativer Austausch kann zusätzlich in den vier Innenhöfen stattfinden, wo es außerdem Raum zur Entspannung in Arbeitspausen gibt. Insgesamt rund 8.000 Quadratmeter stellt das Gebäude seinen Nutzern zur Verfügung.

Den größten Raum im Erdgeschoss des RMC nimmt das rund 300 Quadratmeter große, auf flexible Nutzungsmöglichkeiten hin ausgelegte Hauptlabor ein. Umgeben ist es auf drei Seiten von kleineren Nebenlaboren, die bei Bedarf durch große Zugangstore vom Hauptlabor aus erreicht werden können. Augenfällig ist die durchgängig gute Beleuchtungssituation, die gebäudeweit von der Nutzung aktueller LED-Technik profitiert.

Im Hauptlabor können große, offen Flächen bedarfsweise anders unterteilt und abgetrennt werden. Der Wunsch, die Transfermöglichkeiten zwischen verschiedenen Anwendungen der Robotik zu maximieren, zeigt sich also auch deutlich bei der Auslegung des von den Architekten Brik, Heilmeyer und Frenzel entworfenen Gebäudes. 2010 hatten die Architekten aus Stuttgart den nicht offenen Realisierungswettbewerb um den Neubau gewonnen.

Der Grundstein für den Bau war am 22. April 2013 gelegt worden. Die reine Bauzeit betrug etwas über zwei Jahre. Im Sommer 2015 waren die entsprechenden Arbeiten beendet, und die betroffenen Institute in Oberpfaffenhofen konnten mit dem Bezug des Gebäudes beginnen.

Weitere Bilder in unserer Mediengalerie:

• RMC Oberpfaffen­hofen 15. April 2016

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• Raumfahrt-Robotik in Deutschland

Der Beitrag Robotik und Mechatronik Zentrum des DLR eröffnet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Thomas Brucksch. Quelle: DLR.

Kein Zweifel, Roboter sind ein faszinierendes Thema, ob als Kinderspielzeug, in der Science Fiction, in der Forschung und nicht zuletzt auch in der Wirtschaft. Wir müssen nicht gleich an humanoide Roboter wie den Robonaut der NASA (oder Asimo von Honda oder Nao von Aldebaran) denken, um von Robotern zu sprechen. Für Weltraumfans ist Curiosity aktuell DAS Projekt in der Weltraum-Robotik und mit Philae ist zumindestens ein Lander realisiert worden.

Der Ursprung des Wortes Roboter liegt im tschechischen Wort robota, das mit Frondienst oder Zwangsarbeit übersetzt werden kann und in den utopischen Romanen von Karel Capek ethische und gesellschaftliche Grundfragen behandelte. Heute spricht man von Roboter als eine stationäre oder mobile technische Apparatur, die üblicherweise dem Menschen mechanische Arbeit abnehmen soll und von Computerprogrammen gesteuert werden. Abnehmen oder unterstützen soll uns der Roboter hier also bei der Erkundung und Erschließung in einer lebensfeindlichen Umgebung wie dem Mond oder auf anderen Planeten.

Das SpaceBot-Camp stellte diese Aufgabe in Form eines Scenarios, in dem Roboter, nicht schwerer als 100 kg, sich über eine simulierte Mondoberfläche orientieren und bewegen sollten, um Gegenstände aufzufinden und sie zu einer Station bringen sollten. Steuerungskommandos eines Bodenkontrollcenters waren möglich, aber nur zeitversetzt von einigen Sekunden. 10 Teams von deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen zeigten dabei ihre Lösungen. In einer Stunde sollte jeder Roboter die Aufgaben erfüllen, auf zwei Simulationsplätzen wurden die Tests zeitlich versetzt gestartet. Die Präsentation der Roboter in der Simulation und der DLR-Moderation gelang ausgesprochen gut. Nur die Hintergrundmusik hätte vielleicht etwas spaciger sein können.

Sehr informativ und unterhaltsam sind auch die Projektberichte und Kurzporträts der einzelnen Teams (s.u.). Auf den Raumfahrttagen Neubrandenburg wird am Sonntag Cem Avsar, der bei uns auch schon im Forum unterwegs war, das TU-Berlin Projekt SEAR vorstellen.

Um es zusammenzufassen, alle zeigten beachtliche Leistungen. Der eine oder andere menschliche Eingriff war dann doch noch nötig, damit der Roboter weiterkommen konnte. Richtiges Weltraumfeeling kam vor allem auf, als der Roboter aus Koblenz eine Flagge aufpflanzen wollte (gelang zwar nicht, weil der Schotterboden doch zu fest war). Emotionale Momente sind bei aller Technik eben doch sehr wichtig, wie auch der Roboter Lauron mit seiner grünen Beleuchtung in der dunklen Erkundungsscene zeigte.

Neben den Robotern auf den Parcours waren auch die Teambereiche Bestandteil des Tests, wo die Teams ohne direkten Sichtkontakt nur mit Datenverbindungen ihre Roboter analysieren und steuern konnten. Über eine Servicefirma wurde die Kommunikation zwischen dem jeweils aktiven Team und Rover so hergestellt, dass sie nur zeitversetzt erfolgen konnte.

Für die Bewegung auf schwierigem Gelände wurden 4- und 6-rädrige Vehikel wie auch der 6-beinige Lauron eingesetzt, dessen Bewegung eine Stabheuschrecke nachahmt. Zur Orientierung/Navigation ohne GPS erfassten die Roboter über Scanner und Kameras ihre weitere und nähere Umgebung und über Bilderkennungsverfahren das Auffinden der Gegenstände. Per Roboterarm wurden diese aufgenommen, transportiert und an der Basisstation abgelegt. Die Herausforderung war vor allem das Zusammenspiel aller Elemente, so dass eine mehr oder weniger weitgehende Autonomie erreicht werden konnte.

Curiosity kostete ca. 2 Mrd $, Exomars dürfte auch bei 1,2 Mrd € liegen, dagegen sind die Kosten der Rover mit jeweils ca. 50 T € Budget nur sehr sehr kleines Geld – ok, dafür ist es auch nicht wirklich Raumfahrt. Aber alles fängt mal irgendwo an.

Die Teilnehmer und das DLR wollen bestimmt mit diesem SpaceBot-Camp weiter machen. Auch ein industrieller Wettbewerb wäre vielleicht mal ein interessanter Ansatz. Organisator Thilo Kaupisch meint, wenn internationale Raumfahrtsysteme entwickelt werden sollen, will man auf die Forschungskompetenzen zurückgreifen können. Somit bleibt zu hoffen, dass daraus irgendwie/irgendwann mal fliegende Systeme in der Raumfahrt entstehen werden.

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• Raumfahrt-Robotik in Deutschland

Links zu den Teilnehmern:

• AGAS-Team bei YouTube
• ARTEMIS-Team bei YouTube
• Attempto-Team Uni Tübingen
• Attempto-Team bei YouTube
• Carpe Noctem Team bei YouTube
• Chemnitz Uni Robotics Team bei YouTube
• NimbRo Team Uni Bonn
• NimbRo Team bei YouTube
• RMexplores – DLR Robotik und Mechatronik Oberpfaffenhofen
• RMexplores bei YouTube
• SEAR Team bei YouTube
• Spacebot21 bei YouTube

Der Beitrag Faszination Roboter – Das DLR SpaceBot-Camp erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralf Möllenbeck. Quelle: NASA, Raumfahrer.net.

Zum Beginn der vorangegangenen Woche beschäftigte sich Mike Fossum mit dem Experiment SpaceDRUMS (Space Dynamically Responding Ultrasonic Matrix System) im Kibo-Labormodul. Die im Express-Rack 5 befindliche Apparatur dient der Materialerforschung, tennisballgroße feste oder flüssige Proben werden von 20 Schallemittern bei der Verbrennung und der hitzebasierten Synthese bearbeitet. Die hier untersuchten keramischen, polymeren und kolloiden Proben sollen der Entwicklung von zukunftsweisenden Werkstoffen auf der Erde dienen. Am gleichen Tag entnahm Satoshi Furukawa einige Proben aus dem Trinkwassersystem der ISS und analysierte diese mit dem TOCA-Hardware-Kit. Mit TOCA (Total Organic Carbon Analyzer), einem Gerät zur Prüfung der Reinheit des Wassers der Wasser-Recycling-Anlage (WPA) im amerikanischen Stationsteil, wird regelmäßig die Nutzbarkeit des erzeugten Trinkwassers bestätigt.

Sergej Wolkow kontrollierte in diesem Zeitraum den Abschluss der automatischen Aktualisierung des Antivirusprogramms der russischen Stationslaptops. Seit der SSCV4-Softwareaktualisierung im August muss diese nicht mehr manuell durchgeführt werden. Am Anschluss daran begann er, mit Satoshi Furukawa, die Prozeduren zur Kontrolle des Anfluges von Progress-M 13M zu trainieren. Zum Einsatz kommt hier das russischen System TORU, dass es der Besatzung ermöglicht, den Anflug von Progress-Raumschiffen zu verfolgen und bei Problemen mit dessen automatischem KURS-Annäherungssystem per Handsteuerung anzudocken. Im Laufe des Tages installierten beide noch eine Videokamera, die den Anflug und die Kopplung am Kopplungs- und Schleusenmodul Pirs aufzeichnen soll. Am 2. November erreichte das unbemannte Raumschiff die ISS und koppelte erfolgreich (RN berichtete).

Nach dem Ankoppeln begann die Besatzung den Raumtransporter in die ISS-Struktur einzubinden. Es wurden Temperatursensoren eingebaut, Heiz- und Lüftungsschläuche verlegt und der Docking-Konus zwecks besserer Zugänglichkeit ausgebaut. Sergej Wolkow startete am nächsten Tag bereits mit dem Entladevorgang von 1.166 gelisteten Frachtartikeln, darunter 404 Positionen US-Equipment. Zum Ende der letzten Woche stand ein weiterer Test von Robonaut, einem menschenähnlichen Roboter, in Kurzform auch R2 genannt, auf dem Plan. Nach erfolgtem Aufbau des Testobjektes wurden verschiedenste Bewegungen zur Feinabstimmung der Sensoren von Hals und Handgelenken durchgeführt. Bei einem geplanten Handshake mit Mike Fossum kam es zu einer ungewollten Abschaltung der Operationen. Der Betrieb auf der Erde unter Schwerkraftbedingungen unterscheidet sich erheblich von dem im All. Nicht nur das Thermal-Management ist anders, auch die Bewegungen müssen anders programmiert und abgebremst werden, erläuterte ein Roboter-Operator von der NASA.

Um ihre Rückkehr zur Erde am 22. November vorzubereiten, verstauten Anfang dieser Woche Sergej Wolkow und Satoshi Furukawa Frachtgegenstände für den Rücktransport zur Erde in Sojus-TMA 02M. Im Anschluss daran führten beide ein zweistündiges Rückkehrtraining im Landemodul der Sojus durch. Unterstützt von der Bodenkontrolle wurden je Besatzungsmitglied drei Läufe durchgeführt. Gemeinsam mit Mike Fossum fand eine Sitzprobe in den Kazbek-UM-Schalensitzen des Landemoduls statt. Diese ist nötig, um die Spezialsitze, welche den Stoß bei der Landung abfedern, richtig einzustellen. Raumfahrer können bei einem Langzeitaufenthalt im All an Masse verlieren und werden in der Regel durch die fehlende Schwerkraft einige Zentimeter größer. Parallel zu diesen Aktivitäten begannen die Treibstofftransfers von dem Progress-Transporter zur ISS. Nacheinander wurden Treibstoff (UDMH/Unsymmetrical Dimethylhydrazine) zum BG-1 Tank und Oxidator (NTO/Dinitrogen Tetroxide) in den BO-1-Tank des Sarja-Moduls geleitet.

Auch in dieser Woche hatte die Langzeitbesatzung 29 wieder Gelegenheit zur Erdbeobachtung. Ziele der Fotografie am Dienstag waren das Wolga- und Ural-Delta am Kaspischen Meer, die moldawische Hauptstadt Chișinău, die Entstehung eines subtropischen Sturmes im westlichen Nordatlantik und der Middlesboro Krater im US-Bundesstaat Kentucky. Sergej Wolkow führte seinen fünften MBI-24-Test „SPRUT-2“ durch. Dabei geht es um die Erforschung des Verhaltens von Körperflüssigkeiten bei dem Aufenthalt in der Schwerelosigkeit und der Vergleich mit den Werten vor dem Flug. Des Weiteren führte er eine Telefonkonferenz mit den russischen Mitgliedern der Langzeitbesatzung 30, Anton Schkaplerow und Anatoli Iwanischin, durch. Hier besprach er die Übergabeaktivitäten zum russischen Stationssegment, da diesmal die gemeinsame Übergabezeit an Bord der ISS nur fünf Tage beträgt. Zusammen mit US-Astronaut Daniel Burbank sollen beide Kosmonauten den Orbitalkomplex am 16. November mit Sojus-TMA 22 erreichen.

Zum Ende dieser Woche fanden weitere Rückkehrvorbereitungen statt. So wurden einige kleinere Elemente eines US-Raumanzuges und Wasserproben des Wasserwiederaufbereitungssystems in der Sojus verstaut. Sergej Wolkow führte seine zweite Sitzung mit der Tschibis-Anzughose vorbereitend auf die Rückkehr zur Erde durch. Hier wirkt ein Unterdruck auf den unteren Teil des Körpers, um bei den Beinmuskeln die Wirkung der Schwerkraft zu simulieren. Die Prozedur besteht daraus, zuerst 150-200 Milliliter Wasser oder Saft zu trinken, die Erzeugung eines Unterdrucks am Bein durch die Hose in fünfminütigen Steps (-20,-25,-30, und -35 mm Hg) und der Benutzung des TVIS Laufbandes mit 10-12 Schritten pro Minute. In seiner Funktion als medizinischer Offizier überwachte Satoshi Furukawa den einstündigen Vorgang. Am morgigen Tag finden auf US-Seite nur eingeschränkte Aktivitäten statt, da der Gedenktag Veterans Day zu Ehren der Kriegsveteranen aus allen Kriegen begangen wird.

Mittlere Bahnhöhe der ISS am 10.11.2011: 387,8 km bei einem Höhenverlust von rund 203 Metern in den letzten 24 Stunden

Zukünftige Ereignisse:

• 16. November, Sojus-TMA 22 erreicht die ISS
• 18. November, Bahnanhebung durch die Triebwerke von Swesda
• 21. November, Sojus-TMA 02M verlässt die ISS
• 01. Dezember, Bahnanhebung durch die Triebwerke von Swesda

Raumcon:

• **ISS** Expedition 29 seit dem 01. November

Der Beitrag ISS-Besatzung wartet auf Ablösung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralf Möllenbeck. Quelle: NASA, Raumfahrer.net, DLR. Vertont von Peter Rittinger.

Mit dem Ablegen von Sojus-TMA 01M begann am 16. März offiziell die zweimonatige Dauer der Langzeitbesatzung 27. Am Tag zuvor hatte die Besatzung ihr neustes Mitglied Robonaut 2, welcher mit dem PMM Leonardo angeliefert wurde, begrüßt. Robonaut 2 wurde aus seiner Transportbox befreit und nach einer ersten Inspektion auf einem festen Sockel im Destiny-Modul arretiert. Dieser menschenähnliche Roboter, in Kurzform auch R2 genannt, soll nach einer Softwareaktualisierung des Station-Support-Computers voraussichtlich im Mai erstmals aktiviert werden. R2 ist derzeit die zweite Evolutionsstufe von Testrobotern und wurde aus dem Vorgängermodel R1 weiterentwickelt. Es existieren bei der NASA zur Zeit vier Modelle, wobei es sich auf der ISS um das Exemplar R2B handelt. Von seinem Betrieb erhoffen sich die Ingenieure am Boden Erkenntnisse zur Nutzbarkeit von R2 bei Schwerelosigkeit innerhalb der Station, aber auch weiterführend für Einsätze und Unterstützungsleistungen bei Außeneinsätzen.

Am letzten Wochenende beschäftigten sich die drei verbliebenen Raumfahrer unter anderem mit dem Fachtransfer zwischen den angekoppelten Versorgern und der ISS. Kommandant Dmitri Kondratjew entlud den russischen Frachter Progress-M 09M und befüllte ihn im Gegenzug mit Müll und nicht mehr benötigter Ausrüstung. Paolo Nespoli und Catherine Coleman be- und entluden das europäische ATV 2 „Johannes Kepler“ und den japanischen Versorger HTV 2 mit dem klangvollen Namen „Kounotori“. Letzterer soll die ISS am 28. März verlassen und am Morgen des 30. März in der Erdatmosphäre verglühen. Der Frachtaustausch wurde hier bereits zu 100% abgeschlossen. Alle drei Besatzungsmitglieder unterzogen sich einer weiteren Vertiefung der Kenntnisse zu den Notfallprozeduren für das neue Stationsmodul Leonardo, das vor einigen Wochen während STS-133 angekoppelt wurde.

Zum Beginn dieser Woche vermeldete das Kontrollzentrum in Tsukuba die Wiederaufnahme der Überwachung des japanischen Stationsteils. Nach und nach konnten die Experimental-Racks im Kibo-Modul hochgefahren werden. Ebenfalls übernahm die japanische Missionsleitung die Führung zu den Prozeduren für HTV 2, welche dem Verlassen der ISS vorweg gehen. Es wurden finale Frachttransporte vorgenommen, Arbeitsabläufe mit Canadarm2 geprobt und das Verriegeln der Luken zum HTV 2 vorbereitet. Zur gleichen Zeit stellte die Besatzung „klickende“ Geräusche am Trainingsgerät CEVIS fest. Bei verschiedenen Einstellungen des Fahrradergometer wurden diese ungewöhnlichen Töne hörbar und das elastisch aufgehängte Gerät daraufhin von den Technikern am Boden für die weitere Benutzung gesperrt. Als Ersatztrainingsgerät wurde daraufhin das Laufband Colbert/T2 herangezogen. Catherine Coleman machte sich mit der Installation eines REBR (Re-Entry Breakup Recorder) in HTV 2 und ATV 2 vertraut. Dieses zwei Kilogramm wiegende Gerät ist mit GPS, Temperatur- und Beschleunigungssensoren, einem Datenrekorder und einem Iridium-Modem ausgestattet und soll während des Wiedereintrittes der Raumfahrzeuge Daten zur Erde senden.

In der zweiten Wochenhälfte standen vielfältige Forschungs-, Trainings- und Wartungsaufgaben auf dem Programm der Besatzung. Paolo Nespoli verbrachte einen Teil seiner Zeit mit dem Training zur Fotokontrolle des Hitzeschutzschildes bei der Ankunft eines Space-Shuttles, dem sogenannten Rendezvous Pitch Maneuver. Dabei vollführte der Orbiter eine 360-Grad-Drehung um seine Querachse und ermöglicht es der Besatzung der Raumstation Fotos vom Hitzeschild an der Unterseite des Orbiters zu machen. In ihrer Funktion als medizinischer Offizier an Bord absolvierte Catherine Coleman eine Trainingseinheit zur Bedienung der Notfallausrüstung der Station. Kommandant Dmitri Kondratjew führte im russischem Segment die regelmäßigen Kontroll- und Wartungstätigkeiten durch. Alle Besatzungsmitglieder beteiligten sich an der CEO (Crew Earth Observation). Dabei wurden ausgewählte Ziele auf der Erdoberfläche fotografiert, darunter die Hauptstadt der Tschechischen Republik Prag, Luxemburg, die Gemeinde Vaduz im Fürstentum Liechtenstein, das Fürstentum Monaco und die italienische Hauptstadt Rom.

Flugingenieur Paolo Nespoli widmete sich der Hardware des ESA-Experimentes GeoFlow II, welche mit dem ATV 2 zu ISS geliefert wurde. Er baute sie im Fluid Science Lab (FSL) des Columbus-Moduls ein. Ziel der wissenschaftlichen Experimente unter Schwerelosigkeit ist es, in den nächsten Monaten Phänomene im Inneren der Erde zu untersuchen. Zum Einsatz kommt hier ein Minimodel der Erde, in dem die Schichten der Erde nachgebildet sind und den entsprechenden Temperaturverhältnissen ausgesetzt werden. Weiter kann bei dem Versuchsaufbau Schwerkraft und Erdrotation simuliert werden. Für eine neue Versuchsreihe richtete Paolo Nespoli die Apparatur zum Verdampfen (Boiling Experiment Facility = BXF) in der Handschuhbox MSG (Microgravity Science Glovebox) des Destiny-Moduls ein. Mit der BXF sollen Studien zu Wärmeleitung und Kondensationsprozessen unterstützt werden. Die dabei gewonnen Erkenntnisse könnten bei effizienteren Kühlsystemen neuer Raumfahrzeuge und anderen Anwendungen auf der Erde genutzt werden.

Da an diesem Wochenende durch die Abreise von HTV 2 recht viel Arbeit anliegt, wurde der Besatzung der ISS am Freitag etwas Freizeit gelassen. Trotzdem wurde in Sojus-TMA 20 eine dreistündige Notfallübung durchgeführt, eine Standardprozedur für jede ISS-Besatzung. Die planerischen, medizinischen und privaten Konferenzen mit den Bodenstationen wurden diesmal vorgezogen. Paolo Nespoli absolvierte seine monatliche Auffrischung der Kenntnisse als medizinischer Offizier. Bei der halbstündigen Videositzung ging es um die Gabe von intravenösen Infusionen. Am Wochenende werden die Arbeitsstationen des Stationsarms im Destiny-Modul und Cupola geprüft, die Luken zum japanischen Transporter sollen am Sonntag geschlossen werden. Am Montag, den 28. März gegen 18 Uhr MESZ, soll Kounotori von der ISS gelöst und von Canadarm2 ausgesetzt werden.

Mittlere Bahnhöhe der ISS am 25.03.2011:353,1 km bei einem Höhenverlust von 125 Metern in den letzten 24 Stunden

Zukünftige Ereignisse:

• 28. März, HTV 2 verlässt die ISS
• 07. April, Sojus-TMA 21 erreicht die ISS

Raumcon:

• **ISS** Expedition 27

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Hier soll am 16. Mai, nach knapp zweitägigem Flug am Bug angekoppelt werden. Danach dreht sich die Station um 180 Grad, damit die empfindliche Unterseite der Raumfähre besser vor Weltraumschrott und Mikrometeoriten geschützt ist. Die Besatzung besteht aus dem Kommandanten Ken Ham, dem Piloten Tony Antonelli sowie den Missionsspezialisten Michael Good, Garrett Reisman, Steve Bowen und Piers Sellers. Neulinge sind nicht dabei, alles in allem eine reine Männerriege.

Die Vorbereitungen für die Mission begannen unmittelbar nach dem vorherigen Flug, Ende November 2009, mit der Wartung des Orbiters in der dafür vorgesehenen Halle am Kennedy Space Center. Am 17. Dezember traf aus Russland das Mini-Forschungsmodul Rasswjet (MIM 1) am KSC ein. Am 23. März begann das Stacking der Booster, kurz zuvor traf der externe Tank in Florida ein und wurde am 29. März an den fertigen Boostern befestigt. Die Raumfähre Atlantis wurde am 13. April zum Vehicle Assembly Building (VAB) überführt und am folgenden Tag am Stack montiert.

Bereits am 15. April wurde der Nutzlastcontainer mit dem innen mit NASA-Fracht gefüllten sowie außen mit einer Schleuse, einem Radiator, einem Ersatzteil für den europäischen Manipulatorarm ERA sowie einer Arbeitsplattform beladenen Modul Rasswjet und einem intergrierten Nutzlastträger (Integrated Cargo Carrier) zum Startplatz 39A transportiert. Der ICC trägt u. a. 6 Austauschbatterien für das Gitterelement P6, eine K_u-Band-Antenne sowie Ersatzteile für den Roboter Dextre.
Am 22. April wurde der komplette Stack mittels eines riesigen Raupenschleppers auf einer mobilen Startplattform vom VAB zum Startplatz gefahren. Vom 21. bis zum 24. April fand außerdem das Startabbruchtraining der Besatzung statt. Am 29. April begann man mit dem Befüllen verschiedener Tanks in der Raumfähre mit hypergolen, also selbstentzündlichen Treibstoffen für Orbitalmanöver, Energieversorgung und Lageregelung. Am 5. Mai wurde der Flug der Atlantis nach Prüfung aller Fakten freigegeben. Seit dem 11. Mai ist die Crew vor Ort und beginnt mit der letzten Vorbereitungsphase.

Während des zwölftägigen Fluges sind drei Ausstiege, umfangreiche Frachttransfers und verschiedene wissenschaftliche und technische Experimente vorgesehen. Nach der Kopplung an die ISS am dritten Flugtag soll zunächst der Frachtträger aus dem Laderaum der Fähre gehievt und an der Gitterstruktur der Station zwischengelagert werden. Am vierten Flugtag wird dann während eines Ausstiegs die Antenne nebst Haltearm an der Gitterstruktur Z1 montiert. Die Ersatzteile werden auf einer Außenpalette der ISS untergebracht. Am 5. Tag soll das Mini-Forschungsmodul Rasswjet mittels Stationsarm am Nadir-Kopplungsaggregat von Sarja angekoppelt werden. Es ist 6 Meter lang, zylindrisch, hat einen Durchmesser von 2,35 m und eine Masse von 5,1 Tonnen. Es dient als Distanzstück zur Verringerung der Kollisionsgefahr beim Andocken von Sojus-Raumschiffen, da während der nächsten Shuttle-Mission in unmittelbarer Nachbarschaft ein 6,5 Meter langes Mehrzweckmodul ebenfalls nach unten angekoppelt werden soll.

Das MIM 1 (Malui Issledowannui Modul 1) trägt außen eine Experimentierschleuse, einen Radiator, eine Arbeitsplattform und ein Ellbogenersatzteil für den Manipulatorarm ERA. Alle Teile sind für das 2012 zu startende russische Mehrzweckmodul MLM Nauka vorgesehen. Im Inneren von Rasswjet sind etwa 1,4 Tonnen Fracht für die NASA untergebracht, darunter medizinische Geräte sowie Ausrüstungen für Kühleinrichtungen und das US-Projekt „National Laboratory Pathfinder“. Im Rahmen dieser Initiative soll die Internationale Raumstation zu einem nationalen Großforschungsprojekt der USA werden. Den Partnern der USA ist dies recht, kann man doch auf diese Weise die ISS mindestens bis 2020 nutzen.

An den Flugtagen 6 und 8 finden die beiden übrigen Außenbordeinsätze statt, während derer 6 Nickel-Wasserstoff-Batterien, die seit Dezember 2000 im Einsatz sind, gegen 6 neue ausgetauscht werden. Jede Batterie ist ca. 100 x 90 x 45 Zentimeter groß, hat eine Masse von etwa 170 kg und soll 38.000 Lade-Entlade-Zyklen durchhalten. An einem „normalen“ Tag auf der ISS erlebt man 16 Sonnenauf- und -untergänge. Damit kommt man auf eine theoretische Funktionsdauer von 6,5 Jahren. Die bisher im Einsatz befindlichen Batterien haben aber gezeigt, dass dies keineswegs die Grenze sein muss.

Während der 7 Tage, die beide Raumfahrzeuge miteinander verbunden sind, wird weitere Fracht vom Mitteldeck der Atlantis in die verschiedenen Module der Station transportiert. Verpackungen und Abfälle, vor allem aber die Ergebnisse von 15 Langzeitexperimenten werden dagegen zur Erde mitgenommen. Insgesamt laufen an Bord der Internationalen Raumstation gegenwärtig etwa 150 kurz-, mittel- und langfristige Untersuchungen auf den Gebieten Astronomie, Astrophysik, Bildung, Biologie, Biotechnologie, Erderkundung, Materialwissenschaft, Medizin, Physik und Technologie.

Die Landung mit gleicher Besatzung ist für den 26. Mai, gegen 14:44 Uhr MESZ geplant, man hat aber 2 Reservetage. Nach dieser Mission könnte die Atlantis insgesamt rund 294 Tage den erdnahen Weltraum durchflogen und ihre Besatzungen unzählige faszinierende, alltägliche, komplizierte, wegweisende und Routineaufgaben absolviert haben.

Raumcon:

• STS 132 Atlantis – Vorbereitung
• STS 132 Atlantis – Countdown & Start

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Vorerst besitzt er aber noch keinen Unterleib und soll Innendienst schieben. Robonaut 2 verfügt über einen fest installierten Torso mit einem Kopf sowie zwei Armen mit Händen und 5 einzeln beweglichen Fingern. Die Bewegungen, die er ausführen kann, sind denen eines Menschen ähnlich. Er kann sowohl ferngesteuert als auch programmiert werden. Robonaut 2 hat eine Masse von 137 Kilogramm und kann auf der Erde eine 8-kg-Hantel in seinem ausgestreckten Arm halten, dies natürlich länger als ein Mensch.

Entwickelt wurde Robonaut 2, kurz R2 (in Anlehnung an R2D2 aus dem Star-Wars-Universum?), von General Motors und der NASA gemeinsam. Er soll flexibel einsetzbar und dabei äußerst feinfühlig sein. So soll er Werkzeuge etwa wie ein Mensch handhaben können. GM will einen derartigen Gehilfen im Fahrzeugbau einsetzen, die NASA strebt nach Höherem.

In einer späteren Entwicklungsstufe könnte R2 Arbeiten an der Außenseite der Internationalen Raumstation ausführen und sogar dort stationiert bleiben. In noch weitergehenden Visionen sieht die NASA sogar einen möglichen Einsatz von Robotern dieses Typs auf dem Mond vor. Hier könnten Robonauten geologische Untersuchungen und weitere Forschungen vornehmen. Die Wissenschaftler auf der Erde nähmen dabei über Cyberbrille und taktile Sensoren das wahr, was R2 auf dem Mond widerführe.

Bis dahin ist allerdings noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten. So soll R2 zunächst im Inneren der Station verbleiben und beweisen, dass er auch mit Schwerelosigkeit, erhöhter Strahlung und dem elektromagnetischen Umfeld des High-Tech-Arbeitsplatzes Raumstation zurechtkommt. Nach und nach sollen Verbesserungen vorgenommen werden, bis R2 oder ein Nachfolger zum Außendienst zugelassen wird.

Gegenwärtig unterzieht sich Robonaut 2 letzten Untersuchungen vor seinem Weltraumeinsatz. Dazu gehören Vibrations-, Vakuum und Strahlungstests. Im September soll er als neues Besatzungsmitglied mit der Raumfähre Discovery zur Internationalen Raumstation gebracht werden. Damit steigt deren Besatzungsstärke nun doch noch auf Sieben.

Raumcon:

• STS 133 – Discovery

NASA-Video:

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Ein Beitrag von florianstremmel. Quelle: NASA.

Die mit jeweils 250.000 US-Dollar dotierten Ausschreibungen sollen die High-Tech-Entwicklung vorantreiben. Zum einen soll ein unbemanntes Fluggerät gefördert werden, das wissenschaftliche Tätigkeiten sowohl auf Planeten als auch auf Monden mit Atmosphären durchführen kann. Zum anderen handelt es sich um die Förderung der Koordination von Mond-Erkundungs-Robotern.

Die Ausschreibung für ein wissenschaftliches Planeten-Fluggerät soll die Entwicklung von innovativen Lösungen fördern, mit denen die NASA Planetenforschung betreiben will; als ausdrücklich geeignet für eine spätere Anwendung gelten der Mars und der Saturnmond Titan. Als Anforderung an das autonom operierende Luftfahrzeug wird das Fliegen entlang einer sich schnell verändernden Flugstrecke genannt, wobei als Hilfsmittel ausschließlich ein optisches Navigationssystem dienen darf. Auf GPS-Daten muss verzichtet werden. Zusätzlich soll der Flieger in der Lage sein, mit einer aus- und wieder einfahrbaren Sonde mehrere präzise Bodenberührungen zu meistern.

Die Centennial Challenges der NASA verfolgen das Ziel, technische Entwicklungen mit Hilfe eines neuen Programms von Preis-Wettbewerben zu unterstützen. Es spricht mit seinem in Aussicht gestellten Gewinn von 250.000 US-Dollar also ausdrücklich private Tüftler und Unternehmen an. Auch das beteiligte gemeinnützige California Space Education and Workforce Institute hofft durch das Programm Industrie, Lehrkräfte und Studenten inspirieren und für Raumfahrtforschung sensibilisieren zu können.

Die endgültigen und genauen Bedingungen des Wettbewerbs werden mit dem planmäßigen Beginn der Initiative im Oktober 2007 verkündet. Bis dahin sollen eine interne Überprüfung und ein Phase der öffentlichen Kommentierung des Wettbewerbs abgeschlossen sein.

Gleichzeitig wurde mit der Telerobotic Construction Challenge (Teleroboter-Konstruktion Herausforderung) ein Wettbewerb gleicher Art angekündigt, der die Entwicklung von Technologien zum Ziel hat, die es Robotern ermöglichen, komplexe Aufgaben zu erfüllen. Gleichzeitig soll dabei ein unterstützender menschlicher Eingriff möglichst gering sein. Hier wird die NASA von der kalifornischen Spaceward Foundation unterstützt. Falls der Wettbewerb dazu beitragen sollte, dass sich sowohl einfache und komplexe Strukturen koordinieren und auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten, werden nach Ansicht der NASA viele Aspekte der Erkundung unbekannten Terrains positiv betroffen sein, speziell wird die Erkundung des Mondes angesprochen. Aus diesem Grund sollen für die Überprüfung der Kriterien-Erfüllung Kommunikationsverzögerungen und –beschränkungen simuliert werden, wie sie typisch für Verbindungen zwischen Erde und Mond sind. Die Roboter sollen in einer Arena verstreute Gebäude-Gegenstände gemeinsam zusammenfügen, und dabei intelligent genug sein, mit nur periodischen menschlichen Anweisungen zurecht zukommen.

Der Wettbewerb soll zwei Jahre dauern, beginnend im August 2007. Die genauen Wettbewerbsbedingungen sollen Anfang 2006 feststehen. Auch hier winken 250.000 US-Dollar Preisgeld.

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