Während die NASA im Rahmen der Artemis-Kampagne ihre Bemühungen um eine langfristige Präsenz auf dem Mond fortsetzt, ist der sichere Transport von Fracht von den Landeeinheiten zur Mondoberfläche eine entscheidende Fähigkeit.
Unabhängig davon, ob es sich bei der Fracht (auch Nutzlast genannt) um kleine wissenschaftliche Experimente oder um große Technologien zum Aufbau der Infrastruktur handelt, wird es auf dem Mond keine Besatzung geben, die die gesamte Arbeit erledigt. Hier kommen Roboter und neue Software ins Spiel.
Ein Team des Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, hat die letzten Jahre damit verbracht, vorhandene Roboterhardware mit einem Softwaresystem zu versehen, das den Roboter autonom agieren lässt. Anfang dieses Monats führte das Team unter der Leitung der Forscherin Dr. Julia Cline vom Forschungsdirektorat der NASA Langley Demonstrationen seines Systems namens LANDO (Lightweight Surface Manipulation System AutoNomy capabilities Development for surface Operations and construction) durch.
Die Vorführungen fanden in einem Bereich statt, der wie die Mondoberfläche aussah, komplett mit künstlichen Felsbrocken und einem Modell einer Mondlandefähre. Während der ersten Vorführung platzierte das Team die Nutzlast, eine kleine Metallbox, auf einem schwarzen Podest. Der Roboterarm streckte sich über die Szene aus, und sein baumelnder Haken war bereit, die Box zu greifen.
Während sich das Team um die Computer drängte, scannten Sensoren am Arm die Umgebung und suchten nach der Metallbox, die mit kodierten Markierungen – ähnlich wie QR-Codes – ausgestattet war, die wichtige Informationen über ihre Position und Ausrichtung relativ zum Arm lieferten. Mithilfe einer grafischen Benutzeroberfläche wählte Teammitglied Amelia Scott außerdem einen Ort aus, an dem LANDO die Nutzlast platzieren sollte.
Nachdem der Arm die Metallbox lokalisiert und einen sicheren Weg für ihre Bewegung berechnet hatte, begann er eine langsame, gezielte Bewegung auf sein Ziel zu. Dabei näherte er sich in einem präzisen Winkel, der es dem Haken ermöglichte, einen Erfassungspunkt an der Nutzlast auszuwählen. Sobald er einrastete, hob der Arm die Nutzlast langsam vom Sockel, bewegte sich nach rechts und ließ sie vorsichtig auf die simulierte Mondoberfläche herab.
In einer Reihe langsamer, methodischer Bewegungen transportiert LANDO eine Nutzlast von einem Sockel zu einer simulierten Mondoberfläche. Bildnachweis: NASA/Angelique Herring
Nachdem die Nutzlast sicher auf der Oberfläche gelandet war, löste das System den Haken vorsichtig vom Aufnahmepunkt und kehrte in seine Ausgangsposition zurück. Der gesamte Vorgang dauerte einige Minuten. Kurz nachdem die erste Demo abgeschlossen war, wiederholte das Team den Vorgang, allerdings mit einem kleinen Rover-Modell.
„Wir haben die Wiederholbarkeit des Systems demonstriert, indem wir mehrere Nutzlasten bewegt haben, um zu zeigen, dass wir sie zuverlässig und sicher von Punkt A nach Punkt B bringen können“, sagte Cline. „Wir haben auch die Hardware des Lightweight Surface Manipulation System demonstriert – die Fähigkeit, das System durch den Raum zu steuern und einen Weg um Hindernisse herum zu planen.“
Die erfolgreiche Leistung des Systems während der Demonstration im September markiert das Ende dieses Projekts, ist jedoch gleichzeitig der erste Schritt bei der Entwicklung eines größeren Systems für die Reise zum Mond.
Nachdem das Team nun festgelegt hat, wie das System funktionieren soll, glaubt Cline, dass der nächste logische Schritt darin bestehen würde, im Rahmen der Commercial Lunar Payload Services (CLPS)-Initiative der NASA eine Konstruktionseinheit für eine der Mondlandefähren zu entwickeln und zu testen. Das Team sucht aktiv nach Industriepartnern, die diese Fähigkeit kommerzialisieren möchten.
Über CLPS arbeitet die NASA mit kommerziellen Unternehmen zusammen, um wissenschaftliche und technologische Demonstrationen zum Mond durchzuführen.
Die Arbeit hinter LANDO könnte direkt in viel größere Versionen eines leichtgewichtigen Oberflächenmanipulationssystems einfließen.
„Das von uns entwickelte Gesamtkontrollsystem wäre auch für größere Versionen der Technologie anwendbar“, sagte Cline. „Wenn man an die Nutzlasten denkt, die wir auf dem Mond ausladen müssen, wie Habitate und oberflächliche Energiesysteme, dann ist dies die Art von Allzweckwerkzeug, das für diese Aufgaben eingesetzt werden könnte.“