Wenn es um die Erforschung des Weltraums geht, sind es Roboter, die den größten Teil der Arbeit erledigen. Dieser Trend wird sich fortsetzen, wenn wir Missionen immer weiter auf die Oberflächen der Welten ins Sonnensystem schicken. Damit Roboter in den herausfordernden Umgebungen, die wir erforschen müssen, wie dem Saturnmond Titan, effektiv sind, benötigen wir leistungsfähigere Roboter.
Ein neuer Roboter, den die NASA entwickelt, könnte der nächste Schritt in der Roboterforschung sein.
Der Saturnmond Titan steht auf der Liste potenzieller Explorationsziele eines Planetenforschers. Aber jede Mission zu Titan muss sich mit einer Umgebung auseinandersetzen, die mit keiner anderen vergleichbar ist: eisige Temperaturen, Kryovulkane, Höhlen, Seen und Meere - und Regen - aus flüssigen Kohlenwasserstoffen. In dieser Umgebung würde ein Rover im MSL Curiosity-Stil Probleme haben.
Die NASA, immer eine Agentur, die in die Zukunft blickt, arbeitet an etwas, das die Herausforderungen von Titan bewältigen könnte: einem sich verändernden Roboter, der aus mehreren kleineren Robotern besteht, die sich selbst zusammenbauen können.
Aus praktischen Gründen nennen sie es Shapeshifter.
Shapeshifter ist nicht ein Roboter, sondern mehrere. Sie nennen sie "Cobots" und die einzelnen Cobots können fliegen, auf dem Boden rollen und schwimmen, während sie unter Wasser sind. Dies macht Shapeshifter gut geeignet, um Titan zu erkunden, die einzige andere Welt im Sonnensystem mit Flüssigkeit auf der Oberfläche.
Der Robotertechnologe Ali Agha ist JPLs Principal Investigator für Shapeshifter. In einer Pressemitteilung sagte er: "Wir haben nur sehr begrenzte Informationen über die Zusammensetzung der Oberfläche <von Titan.> Felsiges Gelände, Methanseen, Kryovulkane - wir haben möglicherweise alle diese, aber wir wissen es nicht genau." Deshalb haben wir uns überlegt, wie wir ein System schaffen können, das vielseitig ist und verschiedene Geländetypen durchqueren kann, aber auch kompakt genug ist, um mit einer Rakete gestartet zu werden. “
Das Team hinter Shapeshifter besteht aus Forschern der Universitäten Stanford und Cornell. Als sie das Konzept eines selbstorganisierenden Roboters aus kleineren Robotern entwickelten, nannten sie sie „Cobots“. Wenn sich die einzelnen Cobots zu einem verbinden, rollt der Prototyp wie eine Art riesiges Hamsterrad auf der Oberfläche entlang. Wenn die Mission es erfordert, können sich die einzelnen Cobots vom Ganzen trennen und zu ihren Zielen fliegen oder schwimmen. Zumindest ist dies in diesem frühen, 3D-gedruckten Prototyp, der bei JPL getestet wird, vorgesehen.
Die Version von Shapeshifter, die gerade getestet wird, ist halbautonom, aber wenn die Idee verwirklicht wird, muss sie sich autonom zusammensetzen, ohne auf individuelle Anweisungen von der Erde zu warten. Mit den Fortschritten in KI und Robotik ist das wahrscheinlich gleich um die Ecke.
Shapeshifter wird im Rahmen des NIAC-Programms (Innovative Advanced Concepts) der NASA entwickelt. NIAC finanziert schrittweise fortgeschrittene, visionäre Konzepte, um futuristische Ideen aufzugreifen und sie in die Praxis umzusetzen. NIAC steht hinter dem Titan Submarine, dem Triton Hopper und anderen Projekten.
Obwohl Shapeshifter derzeit nur eine 3D-gedruckte konzeptionelle Maschine ist, ist dies ein klarer Hinweis auf die Richtung, in die die Robotererkundung geht. Dieser Ansatz ist vielseitig und eignet sich gut für die Erkundung entfernter Orte wie Titan. Neben dieser Vielseitigkeit mit mehreren Bots besteht die Möglichkeit einer Art integrierter Redundanz: Wenn ein Cobot aus irgendeinem Grund fehlerhaft oder nicht funktionsfähig ist, wird dies nicht unbedingt die gesamte Mission gefährden.
Shapeshifter wäre auf Titan nicht allein. Es wäre Teil eines größeren Missionsdesigns, das ein Mutterschiff enthält. Das Mutterschiff wäre an der Oberfläche und könnte als Energiequelle für Shapeshifter dienen. Da die Atmosphäre des Titanen so dicht und dunstig ist und so weit von der Sonne entfernt, würde eine Mission zum Titan wahrscheinlich von einem Radioisotop-Thermogenerator (RTG) angetrieben. Die kleinen Cobots würden wahrscheinlich batteriebetrieben sein und sich mit einem aufladen RTG führte das Mutterschiff weiter.
Aber die kleineren Cobots würden auch das Mutterschiff unterstützen. Da die Atmosphäre von Titan so dicht ist, ist der Flug einfacher als hier auf der Erde. Der Hauptermittler Ali Agha sagt, dass Cobots zusammenarbeiten könnten, um das Mutterschiff zu heben und es an neue Orte zu transportieren. Dies würde nur zur Vielseitigkeit von Shapeshifter beitragen.
"Es ist häufig der Fall, dass einige der am schwierigsten zu erreichenden Orte wissenschaftlich am interessantesten sind, weil sie vielleicht die jüngsten sind oder sich in einem Gebiet befinden, das vom Orbit nicht gut charakterisiert wurde", sagte Jason Hofgartner, JPL-Leiter Wissenschaftler für Shapeshifter. "Die bemerkenswerte Vielseitigkeit von Shapeshifter ermöglicht den Zugang zu all diesen wissenschaftlich überzeugenden Orten."
Agha berechnet, dass 10 Cobots einen Lander von der Größe von Huygens (ungefähr 3 Meter breit) leicht anheben und ihn vorsichtig an verschiedene Orte tragen können.
Die NASA hat bereits eine Mission zu Titan mit ihrem Dragonfly-Drehflügler angekündigt. Libelle kann nicht schwimmen, aber sie kann zu verschiedenen Orten fliegen und Messungen in der Luft durchführen sowie Oberflächenoperationen durchführen. Diese Art der Vielseitigkeit ist ideal für die Erkundung von Titan, und Shapeshifter ist noch vielseitiger.
Es ist noch zu früh zu sagen, ob Shapeshifter oder ähnliches die nächste geplante Mission für Titan sein wird. Aber es ist nicht verwunderlich, wenn eines Tages ein Roboter, der von Shapeshifter abstammt, sich durch Fliegen, Rollen und Schwimmen um Titan bewegt.
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