Wissenschaftler: Die Weltraumforschung wird den Robotern gehören

Laut Dr. Tomasz Barciński vom Weltraumforschungszentrum der Polnischen Akademie der Wissenschaften wird die Weltraumerkundung größtenteils den Robotern überlassen. Dabei übernehmen sie vielfältige Aufgaben – von einfachen Reinigungsarbeiten bis hin zur Durchführung komplexer Experimente.

Auf der Internationalen Raumstation ISS testen Astronauten bereits Roboter, die menschliche Arbeit unterstützen können. „Mit der Zeit könnten Roboter praktisch alles übernehmen, was man sich im Hinblick auf die weit gefasste Unterstützung von Astronauten vorstellen kann“, sagte Dr. Barciński, Leiter des Labors für Satellitenmechatronik und -robotik am CBK PAN, gegenüber PAP.

Er fügte hinzu, dass die ISS bereits über einen kugelförmigen Roboter namens Int-Ball verfüge, der fliege und die Arbeit der Astronauten dokumentiere. Darüber hinaus werden damit Techniken zur Bewegung des Roboters unter Mikrogravitationsbedingungen getestet. „Wir können uns beispielsweise auch Reinigungsarbeiten durch Roboter vorstellen – in dem kleinen Raum einer Raumstation kann man leicht Unordnung verursachen. Fortschrittlichere Roboter werden Menschen bei der Durchführung immer komplexerer Experimente ersetzen, die mühsam und zeitaufwändig sein können. Diese Tätigkeiten sind perfekt für Roboter geeignet. Mit der Zeit werden sie auch in der Lage sein, Menschen bei einigen Weltraumspaziergängen zu ersetzen“, beschrieb Dr. Barciński.

Er wies darauf hin, dass Roboter, die auf Raumstationen operieren, aufgrund der im Orbit herrschenden Mikrogravitation unterschiedliche Formen haben könnten. „Man kann sich zum Beispiel einen Ball wie Int-Ball mit zwei, vier oder sogar acht Armen oder anderen Gliedmaßen vorstellen, der beispielsweise einem Elefantenrüssel mit Greifern oder verschiedenen Sensoren ähnelt. Wir werden wahrscheinlich eine allmähliche Weiterentwicklung im Design solcher Maschinen erleben, vor deren Hintergrund von Zeit zu Zeit eine völlig neue revolutionäre Idee auftauchen wird“, erklärte der CBK PAN-Experte.

Einer dieser revolutionären Ansätze sei die sogenannte Softrobotik, fügte er hinzu. Dabei handelt es sich um Roboter aus weichen Polymeren. „Der flexible, leichte und filigrane Körper behält in der Mikrogravitation problemlos seine Form und kann diese gleichzeitig bei Bedarf verändern, um beispielsweise an schwer zugängliche Stellen zu gelangen“, beschrieb er.

Er wies auch auf neue Herausforderungen im Zusammenhang mit der Mikrogravitation hin – Roboter würden sich anders verhalten als auf der Erde, oft im Widerspruch zur alltäglichen Intuition. „Das ist jedoch kein großes Hindernis. Das menschliche Gehirn lernt leicht neue Dinge und Ingenieure werden es sicherlich lernen“, versicherte Dr. Barciński.

Darüber hinaus gebe es bereits hervorragende Computerprogramme, mit denen sich die Bedingungen im Weltraum oder auch das Innere der Station simulieren ließen, merkte er an. Mit ihnen lassen sich beispielsweise Ansätze testen, die die Evolution lebender Organismen nachahmen.

„Dem Computer werden Informationen darüber zugeführt, welche Funktion ein bestimmtes Element erfüllen soll und welche Bedingungen es erfüllen muss – zum Beispiel, dass es wenig wiegen und wenig Energie verbrauchen soll. (…) Derzeit wird diese Technik täglich eingesetzt, um einzelne Komponenten zu erstellen, aber mit der Zeit wird sie sich wahrscheinlich so weit entwickeln, dass auf ähnliche Weise auch ganze Roboter entworfen werden können“, erklärt der Experte.

Er betonte außerdem, dass die Sicherheit eine der Hauptbeschränkungen bei der Einführung von Robotern im Weltraum sei. Dies ist insbesondere auf Raumstationen wichtig, wo der Platz begrenzt ist und ein sich schlecht verhaltender Roboter eine Gefahr für Astronauten und empfindliche Geräte darstellen könnte. „Roboter, die im Weltraum operieren, müssen daher besonders sicherheitstechnisch ausgelegt sein. Die Elemente der Raumstationen, mit denen die Roboter interagieren, müssen speziell konstruiert sein – sie müssen bis zu einem gewissen Grad resistent gegen Maschinenfehler sein“, erklärte Dr. Barciński.

Der Experte sagte gegenüber PAP, dass die Roboter beispielsweise auch im Orbit operieren werden. indem man alte Satelliten oder Raketenfragmente daraus entfernt. Sie können auch zur Wartung von Satelliten, einschließlich der Betankung, eingesetzt werden. „Satelliten müssen verschiedene Korrekturmanöver durchführen und können dies tun, solange sie Treibstoff haben. Ein orbitaler Tanker könnte diesen Treibstoff nachfüllen. Das würde ähnlich funktionieren wie das Auftanken von Kampfflugzeugen in der Luft, wäre aber sogar noch einfacher, da ein solcher Tankroboter in der Mikrogravitation, also ohne Luft, fest mit dem Satelliten verbunden werden könnte“, erklärte er.

Auch bei Missionen zum Mond oder Mars werden Roboter benötigt – nicht nur in Habitaten, sondern auch auf der Oberfläche. „Auf dem Mond können wir uns beispielsweise eine Armee von Bergarbeiterrobotern oder Geräten vorstellen, die Gesteinsproben sammeln oder unter dem Regolith nach Vorkommen suchen“, sagte Dr. Barciński. Er wies auch darauf hin, dass der Mond besondere Herausforderungen mit sich bringt.

„Eines davon ist der Regolith, der alle freiliegenden Mechanismen durchdringt und ähnlich wie Sand wirkt, der in Lager gestreut wird, und diese zerstört. Daher müssen entsprechende Schutzmethoden entwickelt werden. Ein weiteres Problem sind die extremen Temperaturen. Tag und Nacht dauern auf dem Mond jeweils fast 15 Tage. Nachts sinkt die Temperatur auf minus 150 Grad Celsius und nur wenige Roboter können das überleben. Tagsüber hingegen ist es extrem heiß“, schilderte der Interviewpartner gegenüber PAP.

Seiner Meinung nach werden viele Roboter von Menschen gesteuert werden müssen, obwohl auch zunehmend eigenständige Maschinen entstehen werden. Der CBK PAN-Ingenieur prognostiziert, dass sich diese beiden Zweige gegenseitig durchdringen und teilweise autonome Roboter entstehen werden. Mars- und Mondrover funktionieren bereits auf diese Weise.

Dies wiederum kann die Entstehung eines neuen Berufs bedeuten. „Derzeit gibt es bereits einen sehr anspruchsvollen Beruf des Satellitenbedieners. Solche Leute arbeiten in drei Schichten und überwachen den Betrieb des Satelliten. Vielleicht werden in Zukunft Spezialisten für die Bedienung von Weltraumrobotern ausgebildet“, sagt Dr. Barciński.

Der Wissenschaftler sieht in der Entwicklung von Weltraumrobotern eine große Chance für polnische Unternehmen und Institute, darunter natürlich auch CBK PAN, das bereits an verschiedenen Programmen zum Bau solcher Maschinen teilnimmt. Er erwähnte, dass derzeit folgende Forschungsprojekte am CBK PAN durchgeführt werden: Forschung zu Satellitenmanipulatoren – Wartung und Erfassung von Satelliten. Darüber hinaus arbeiten Wissenschaftler an Baggern für Mondboden und untersuchen das Fahrwerk von Landeeinheiten, deren Beine ähnlich wie Roboterarme gesteuert werden.

„Ich denke, wir können die Hauptelemente von Weltraumrobotern, wie Manipulatoren oder Sprungplattformen, mit großem Selbstvertrauen entwickeln. Als Land sind wir darin bereits gut. Von der vollständigen Reife der Weltraumrobotik sind wir noch ein Stück entfernt. Wir werden sie erreichen, wenn wir ein eigenständiges Gesamtsystem bauen. (...) Dafür brauchen wir mehr Erfahrung, aber wir werden sie nur gewinnen, wenn wir das Risiko eingehen, Pionierarbeit zu leisten“, schloss Dr. Barciński.

Wissenschaft in Polen, Marek Matacz

matt/ agt/ lm/