Roboter könnten der Schlüssel zur Entdeckung von Schätzen auf Mond und Mars sein

NASA-Rover haben faszinierende Details und Nahaufnahmen von Mars und dem Mond enthüllt, aber die Erforschung anderer Planeten geht nur langsam voran. Die meisten Rover werden aus der Ferne von der Erde gesteuert, und ihr sorgfältiges, energieeffizientes Design begrenzt die Fläche, die sie abdecken können. Eine neue Studie der Universität Basel, der ETH Zürich und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die am Dienstag in der Fachzeitschrift Frontiers in Space Technologies veröffentlicht wurde, untersucht, wie Roboter, die "selbst denken" können, uns dabei helfen könnten, die Oberfläche eines Planeten viel schneller zu erkunden.

Da Rover auf spezifische Weise gebaut und gesteuert werden, ist die Exploration oft begrenzt, was das Sammeln von Daten über große Flächen eines Planeten erschwert. Außerdem dauert es eine Weile, bis die Daten über die enorme Entfernung zwischen der Erde und anderen Himmelskörpern übertragen werden. "Rover sind so konzipiert, dass sie energieeffizient und sicher sind und sich langsam über gefährliches Terrain bewegen", erklärten die Forscher in einer Stellungnahme. "Hier haben wir einen anderen Ansatz getestet."

In der Studie wurde ein "semi-autonomer Roboter-Explorer" getestet, der mehrere Ziele untersuchen und Daten sammeln kann, ohne dass ihm gesagt werden muss, wohin er gehen soll. "Die Ergebnisse zeigten, dass semi-autonome Roboter, die mit kompakten Instrumenten ausgestattet sind, die Ressourcenprospektion und die Suche nach 'Biosignaturen' (d.h. Hinweise auf Leben) auf planetarischen Oberflächen erheblich beschleunigen könnten", schrieben die Forscher. Anstatt die Roboter über große Entfernungen von der Erde aus fernzusteuern, fanden die Forscher heraus, dass ein Roboter, der mit den richtigen Werkzeugen ausgestattet ist, die Oberfläche eigenständig navigieren und Daten an verschiedenen Orten sammeln kann.

Test der Autonomie

Die Forscher verwendeten einen vierbeinigen Roboter mit einem Roboterarm. Der Roboter, den sie so programmierten, dass er ohne menschliche Hilfe arbeitet, trug eine spezielle Kamera und ein Spektrometer, das darauf ausgelegt ist, verschiedene Materialien zu identifizieren. "(Die Autonomie des Roboters) ist auf die Ausführung vordefinierter Befehle beschränkt, einschließlich Fortbewegung, Wegpunktnavigation, Instrumentenbereitstellung und Datenrückgabe", schrieben die Forscher in der Studie.

Um den Roboter zu testen, nutzte das Team die Marslabor-Anlage an der Universität Basel in der Schweiz. Diese Einrichtung simuliert planetarische Oberflächenbedingungen mit einer felsigen Umgebung und speziellen Lichtverhältnissen. Der Roboter bewegte sich durch die Anlage zu ausgewählten Zielen, wie zum Beispiel bestimmten Gesteinsarten, die in der Landschaft verborgen waren. Dann setzte er seinen Roboterarm ein, um die wissenschaftlichen Instrumente zu platzieren, und sendete Bilder und Daten zur Analyse zurück.

Die Forscher verglichen diese neue Strategie mit einem traditionelleren Ansatz: Dabei führen Wissenschaftler den Roboter, um ein Ziel nach dem anderen zu erforschen. Die Forscher fanden heraus, dass Missionen mit mehreren Zielen für den semi-autonomen Roboter zwischen 12 und 23 Minuten dauerten, während menschlich gesteuerte Missionen 41 Minuten benötigten, um ähnliche Erkundungen und Analysen durchzuführen.

Manöver auf dem Mond

Während die meisten Rover Räder verwenden, um sich fortzubewegen, könnte der Einsatz eines Roboters mit Beinen von Vorteil sein, erklärten die Forscher, da einige Ressourcen auf dem Mond in schwer zugänglichem Terrain mit steilen Kraterwänden zu finden sind, was eine Herausforderung für Räder-Rover darstellen könnte. NASA arbeitet ebenfalls an autonomen Rover-Systemen, die mit minimaler menschlicher Anleitung auf dem Mond erkunden und graben können. Obwohl die aktuelle Artemis-II-Mission keinen Mondrover einsetzen wird, könnten diese Roboter den Weg für eine dauerhafte menschliche Präsenz auf dem Mond ebnen.

Im Dezember nutzte NASA Künstliche Intelligenz (KI), um eine Route für den Mars-Rover Perseverance erfolgreich zu planen. Das Team verwendete die Claude-KI-Modelle von Anthropic für zwei Demonstrationen. Der Rover navigierte ohne Probleme um Hindernisse auf der Mars-Oberfläche und fuhr etwa 450 Meter (1.500 Fuß) ohne Zwischenfälle.