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Nasa: Dieses intelligente Rover-Trio soll autonom den Mond erkunden

Mit seinen neuen Mini-Rovern will die US-Raumfahrtbehörde Nasa erstmals ein vollständig autonomes System an den Start bringen. Das soll einen entscheidenden Fortschritt in der Weltraumforschung bedeuten.

3 Min.
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Ein Paar Plastikprototypen der CADRE-Rover fahren während eines Tests am JPL im letzten Jahr in Formation. (Bild: NASA/JPL-Caltech)

Die Nasa will den Mond im Rahmen des Artemis-Programms mit einem Team von Mini-Rovern erforschen. Das hat die Behörde in einer aktuellen Pressemitteilung skizziert.

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Vollständig autonomes Rover-Team wählt Anführer selbst

Das vollständig autonom geplante System soll die Teamwork-Fähigkeiten einer Gruppe von Raumfahrzeugen ohne menschliche Führung testen. Die etwa koffergroßen Rover sollen im Jahr 2024 auf der Mondoberfläche landen und eine Reihe von kollaborativen Experimenten durchführen, bei denen sie zeigen müssen, wie sie autonom zusammenarbeiten können.

Die Nasa verspricht sich davon nicht weniger als eine Perspektive für künftige Missionen, bei denen mehrere Roboter als Team zur Erkundung neuer Orte oder etwa zur Unterstützung von Astronauten im Rahmen von Hilfstätigkeiten eingesetzt werden könnten.

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Die drei Rover laufen als Projekt mit der Bezeichnung Cadre (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration). Sie werden in die Mondregion Reiner Gamma gebracht, die als besonders hell gilt. Dort sollen sie ihre Solarzellen aufladen und sich auf die Experimente vorbereiten.

Irdische Missionsleiter fast ohne Bedeutung

Zwar gibt es weiterhin Missionsleiter:innen auf der Erde. Diese werden den Rovern indes nur allgemeine Zielvorgaben erteilen, etwa „Erforsche diese Region“. Dann sollen sich die Rover untereinander absprechen, wer die Mission anführt und wer welche Aufgaben übernimmt.

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Dazu ist jeder Rover mit eigenen Sensoren und Funkmodulen ausgestattet, sodass er sicher navigieren und mit seinen „Teamkollegen“ kommunizieren kann. Cadre-Projektchef Jean-Pierre de la Croix erläutert:

„Die einzige Anweisung ist zum Beispiel: ‚Erforsche diese Region‘, und die Rover finden alles andere selbst heraus: wann sie fahren, welchen Weg sie nehmen, wie sie um lokale Gefahren herum manövrieren. Man sagt ihnen nur das übergeordnete Ziel, und sie müssen selbst entscheiden, wie sie es erreichen wollen.“

Für die Tests gibt es ein striktes Zeitkorsett. Innerhalb von nur 14 Tagen soll das Cadre-Trio mehrere Herausforderungen bewältigen. So werden die Rover in Formation fahren, den Kurs halten und Hindernissen ausweichen müssen.

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Zudem sollen sie mit ihren Stereokameras ein etwa 400 Quadratmeter messendes Gebiet kartieren. Laut Nasa sind die Cadre-Rover so konstruiert, dass sie eigenständig mit eventuellen Ausfällen oder Fehlfunktionen fertig werden können.

Multiple Datenerhebung, die ein einzelnes Gerät so nicht stemmen könnte

Ebenfalls mit an Bord ist ein Bodenradar, das bis zu zehn Meter tief in den Boden eindringen kann. Während des Formationsfahrens sollen die Rover ein 3D-Bild der unterirdischen Struktur erstellen.

Nach Angaben der Nasa wäre dies das erste Mal, dass gleichzeitig Daten aus verschiedenen Regionen der Mondoberfläche gesammelt werden könnten.

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„Wir werden sehen, wie mehrere Roboter, die zusammenarbeiten und mehrere Messungen an verschiedenen Orten zur gleichen Zeit durchführen, Daten aufzeichnen können, die ein einzelner Roboter unmöglich erreichen könnte“, zeigt sich Subha Comandur, der Cadre-Projektleiter am JPL (Jet Propulsion Lab) gespannt und ergänzt: „Das könnte die wissenschaftliche Arbeit grundlegend verändern.“

Hitze am Mondäquator ein Problem

Neben den technischen Problemen, die sich aus dem Autonomiebestreben ergeben, hat das Trio zusätzlich ein ganz handfestes thermisches Problem. Denn im sengenden Sonnenlicht in der Nähe des Mondäquators wird es mittags gerne mal bis 114 Grad Celsius heiß.

Um dem zu entgehen, will die Nasa auf einen Materialmix geachtet haben, der sich auch unter extremen Bedingungen als robust erweisen und gleichzeitig kompakt und leicht sein sollte. Nicht nur von außen werden die kleinen Rover hohen Temperaturen ausgesetzt sein.

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Prozessorhitze zwingt zu Abschaltzyklen

Das autonome Computersystem erfordert ebenfalls eine Rechenleistung, die nur von entsprechenden Computerchips aufgebracht werden kann. Die im Cadre-Trio verbauten Komponenten sollen laut Nasa den leistungsfähigsten Smartphone-Chips entsprechen. Die erzeugen zusätzliche Hitze.

Um Überhitzung zu verhindern, sollen die Rover in 30-minütigen Wake-Sleep-Zyklen arbeiten. Alle halbe Stunde schalten die Rover sich ab, kühlen sich über Kühler und laden ihre Batterien wieder auf.

Dann erwachen sie gleichzeitig aus dem Standby, koordinieren ihren Zustand über ein Mesh-Funknetz, wählen einen Missionsführer, wobei sie dabei die übermittelten Status-Daten berücksichtigen. Im Idealfall wird stets der Fitteste der Anführer.

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