27.09.2018

Roboterschwärme für den Mars

Missionsstudie zur Zusammenarbeit von Robotern in einer detailgetreuen virtuellen Marslandschaft.

Rund sechs bis acht Monate dauert ein Flug von der Erde zum Mars, wenn die Distanz zwischen den beiden Umlauf­bahnen gering ist. Aufgrund der langen und teuren Anreise ist es für Raum­fahrt­missionen entscheidend, dass alle technischen Geräte vor Ort reibungs­los funktionieren. Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und Informations­technik (TZI) der Universität Bremen unter Leitung von Gabriel Zachmann entwickeln daher zurzeit eine detail­getreue Simulation von vierzig Quadrat­kilometern Mars-Oberfläche. Darüber hinaus ermöglichen sie es mehreren Forscher­gruppen, in dieser virtuellen Welt die Zusammen­arbeit von Weltraum­robotern in Schwärmen zu erproben.

Abb.: Das Valles Marineris, aufgenommen von der Raumsonde Mars Odyssey (Bild: NASA / JPL-Caltech / Arizona State U.)

Die Entwicklung der Simulation erfolgt im Rahmen des Projekts VaMEx-VTB. Die Abkürzung steht für „Valles Marineris Explorer – Virtual TestBed“ – dabei handelt es sich um eine vorbereitende Missions­studie mit dem Ziel, in einer zukünftigen VaMEx-Raum­fahrt­mission die „Mariner-Täler“ auf dem Mars zu unter­suchen. Sie bilden mit einer Aus­dehnung von 4000 Kilometern und einer Tiefe von bis zu 10.000 Metern das größte Canyon-Geflecht des Sonnen­systems. Gleich­zeitig bergen sie möglicher­weise Hinweise auf Roh­stoffe oder auf extra­terrestrisches Leben, denn die Bedingungen für die Entstehung von Mikro­organismen könnten zumindest in der Vergangenheit – als der Mars klimatisch noch weniger lebens­feindlich war – gut gewesen sein.

Zu finden sind solche Hinweise am ehesten in den geschützten Nischen des Canyon-Systems, also an den schwer zugänglichen Stellen. Die Umsetzungs­partner der VaMEx-Initiative des DLR-Raumfahrt­managements entwickeln dafür einen ganzen Schwarm unter­schiedlicher Roboter­typen, die sich gegen­seitig ergänzen, indem sie sich beispiels­weise laufend, fahrend oder fliegend fort­bewegen. Der realitätsnahe Test dieser Zusammen­arbeit ist allerdings auf der Erde schwierig, weil die Umwelt­bedingungen hier stark abweichen. Die TZI-Wissen­schaftler bauen daher nicht nur einen großen Abschnitt der Mars­land­schaft virtuell nach, sondern programmieren auch Schnitt­stellen zu den Systemen der Roboter, die von den Projekt­partnern entwickelt wurden. So können die Teil­nehmer ihre Technologien für den Mars testen, ohne hinreisen zu müssen.

Eine Herausforderung des Projekts VaMEx-VTB besteht in der Verarbeitung der enormen Daten­mengen, die für die realitäts­nahe Darstellung der vierzig Quadrat­kilometer Mars-Oberfläche – auf Basis eines Scans der NASA – erforderlich sind. Ebenfalls komplex ist die Einbindung vieler unter­schiedlicher Roboter­systeme, damit sie in Echt­zeit im System inter­agieren können. „Der Schwarm muss sich autonom organisieren“, erklärt Zachmann. Die Simulation soll nicht nur als Desktop-Anwendung entwickelt werden, sondern auch als Virtual-Reality-Version. So können die Projekt­teilnehmer mit Hilfe einer Virtual-Reality-Brille noch realer in das Szenario einsteigen.

TZI / DE

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