Mars-Rover könnten von Schwärmen zweirädriger Roboter abgelöst werden

Skoltech-Wissenschaftler haben ein Konzept für einen modularen Mars-Erkundungsrover vorgeschlagen. Das neue System, das die Leistungsfähigkeit der kooperativen Robotik nutzt, wurde erstmals in einem beschrieben Acta Astronautica paper besteht aus vier zweirädrigen Robotern, die unabhängig voneinander agieren oder sich in verschiedenen Konstellationen zusammenschließen können. Laut der Studie wird dieser Ansatz längere Erkundungsmissionen ermöglichen, die mehr Informationen über die Geschichte des Planeten, potenzielle Bewohnbarkeit und mögliche Spuren von Oberflächenwasser oder früherem Leben sammeln.

Seit der Pathfinder der NASA, der erste erfolgreiche Mars-Rover, 1997 auf dem Roten Planeten gelandet ist, haben Forscher das gleiche grundlegende Design verwendet: ein sechsrädriges autonomes Erkundungsfahrzeug, das eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente an Bord trägt. Heutzutage schlagen Forscher vor, dass eine Mars-Mission in der gleichen Zeitspanne mehr erreichen könnte, wenn sie aus mehreren unterschiedlich ausgestatteten Robotern besteht, die gleichzeitig getrennte Aufgaben an verschiedenen Orten ausführen und gelegentlich für anspruchsvollere Aufgaben zusammenkommen.

„Das ist im Grunde ein Optimierungsproblem: Wie maximiert man die Erkundungszeit und die zurückgelegte Entfernung, ohne die Kosten der Mission in die Höhe zu treiben?“ Skoltech Ph.D. Student und Erstautor der Studie, Alexander Petrovsky, kommentierte. „Wir haben festgestellt, dass die Verwendung eines sechsrädrigen Rovers suboptimal sein kann. Nach unseren Berechnungen sind vier zweirädrige Maschinen der beste Weg. Jede würde einzigartige Forschungswerkzeuge mit nur der kritischen Nutzlast tragen, die in allen vier Modulen vorhanden ist.“

Selbst wenn drei der vier Roboter ausfallen, kann der verbleibende auf diese Weise noch einiges an Arbeit leisten und seine Erkenntnisse zur Erde übertragen. Dadurch werden die endgültigen Ergebnisse der Mission bis zum Ende maximiert. Bei Operationen, die maximale Stabilität erfordern – wie z. B. das Greifen von Gegenständen – könnte ein Paar Rover mit zwei Rädern zu einem Vierrad zusammengebaut werden, um auf der sicheren Seite zu sein und ein Umfallen zu vermeiden.

„Grundsätzlich ist die verringerte Stabilität der Hauptnachteil, wobei alle anderen Parameter unserer Meinung nach für das Schwarm-Rover-Szenario ziemlich gut oder besser aussehen“, fügte Petrovsky hinzu. „Trotzdem hat die zweirädrige Robotertechnologie einen langen Weg zurückgelegt, um diese Dinge stabiler als früher zu machen, also ist selbst das jetzt etwas weniger problematisch.“

Der Wissenschaftler fuhr fort: „Künstliche Intelligenztechnologien, die den Schwarm mobiler Roboter überwachen, werden die Türen zu einer neuen technologischen Ebene der Planetenerkundung öffnen.“ Ihm zufolge könnte Schwarmroboter-Technologie für die Erforschung des Mars auch Mondmissionen und sogar Projekten auf der Erde zugute kommen. Beispielsweise könnten ähnliche zweirädrige Roboter eingesetzt werden, um das Wachstum von landwirtschaftlichen Pflanzen zu überwachen und Schädlinge oder Krankheiten zu erkennen, die sie befallen. „Im Juli 2021 haben wir einige Feldversuche mit kleinen zweirädrigen Robotern auf Feldfrüchten in Krasnodar, Russland, durchgeführt“, sagte Petrovsky. Darüber hinaus könnte der modulare Ansatz auch der für Such- und Rettungseinsätze entwickelten Robotik zugute kommen.