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Roboter sollen Weltraum erobern

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Bundeswirtschaftsminister Philipp Rösler hat am Dienstag die zweite "Nationale Konferenz zur Raumfahrt-Robotik" eröffnet. Dabei mahnte er dazu, den "Nutzen für die Menschen vor Ort immer deutlich" zu machen. "Gerade die Robotik ist eine Schlüsseltechnologie mit einem breiten Anwendungsbereich, sowohl in der Raumfahrt als auch auf der Erde." Dann gab Rösler selbst ein Beispiel für eine irdische Anwendung, als er den zweiarmigen Roboter Justin in Bonn fernsteuerte, der dort die Ausstellung "Roboter – unsere Wegbereiter ins Weltall" im Deutschen Museum eröffnete, indem er ein rotes Band zerschnitt.

Als Wirtschaftsminister ist Rösler natürlich vornehmlich an irdischen Innovationen interessiert, die sich aus der Entwicklung von Weltraumrobotern ergeben. Doch zunächst einmal muss sich die Technik im Orbit und auf fernen Himmelskörpern bewähren. Die beiden Meilensteine nannte die Gerd Gruppe, Leiter des Raumfahrtmanagments beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das Projekt DEOS (Deutsche Orbitale Servicing Mission) sieht die Wartung von Satelliten durch Roboter vor, während für das Jahr 2014 die Annäherung der Mission "Rosetta" an den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erwartet wird, bei der der maßgeblich in Deutschland entwickelte Lander "Philae" auf der Oberfläche abgesetzt werden soll. "Ohne Robotik hat die Raumfahrt keine Zukunft", sagte Gruppe. Er wagte drei Thesen: Raumfahrt sei ein Geschäft geworden mit einem weltweiten Marktvolumen von etwa 165 Milliarden Euro; sie sei durch Robotik geprägt; und Deutschland belege hier teilweise Spitzenplätze.

DLR-Vorsitzender Johann-Dietrich Wörner unterstrich die Einschätzung und skizzierte die nächsten Ziele: DEOS sei sehr wichtig, um dem Problem des Weltraummülls zu begegnen. Etwa 600.000 Bruchstücke von Satelliten und Raumfahrzeugen, die größer sind als 1 Zentimeter, gefährdeten den erdnahen Weltraum. Diesem Problem könne nur mit Hilfe von Roboter begegnet werden. Die technische Kompetenz in diesem Bereich hätten Deutschland und Europa bereits mit dem Automated Transfer Vehicle (ATV) unter Beweis gestellt, das regelmäßig die Internationale Raumstation (ISS) versorgt und automatisch dort andocken kann.

Für die zukünftige Weiterentwicklung des ATV würden derzeit zwei Konzepte diskutiert: Es könne zu einem Multipurpose Crew Vehicle (MPCV) werden oder zu einem Versatile Autonomous Concept (VAC). Wörner erläuterte die Konzepte nicht weiter, doch hinter ihm war auf der Leinwand eine Grafik zu sehen, die eine Flugbahn von der Erde zum Mond zeigte. Könnten mit dem ATV-Nachfolger demnach eines Tages bemannte Mondflüge möglich werden?

In jedem Fall werden immer Roboter die Vorhut bilden, wohin auch immer es geht. Und das vorrangige Ziel der deutschen Raumfahrt ist tatsächlich der Mond. Der "Lunar Lander" sei eines der nächsten nationalen Vorhaben, so Wörner.

Zunächst einmal blieben die Referenten aber in Erdnähe. Die DLR-Forscher Detlef Reintsema und Klaus Landzettel beschrieben einige der Schwierigkeiten, die mit DEOS verbunden sind. Einen taumelnden Satelliten sicher einzufangen ist keine Kleinigkeit, angefangen beim zuverlässigen Lokalisieren und Erkennen bis zum sicheren Greifen und dem Ausgleich der Eigenbewegung. Immerhin kann sich die deutsche Raumfahrt auf wertvolle Erfahrungen stützen. So wurde mit ROKVISS über mehrere Jahre ein Roboterarm im Weltraum betrieben und danach wieder zur Erde zurückgebracht, was wertvolle Erkenntnisse über die Belastungen unter Weltraumbedingungen brachte. Und mit der japanischen Mission ETS-VII, an der das DLR beteiligt war, gelang bereits im Jahr 1999 das Einfangen eines Satelliten mit Hilfe eines Roboterarms. Aber die Konkurrenz schläft nicht. Die USA (OrbitalExpress), China (ChiRoss) und die Schweiz (CleanSpace) arbeiteten bereits an ähnlichen Systemen.

Zwar ist im erdnahen Orbit die Fernsteuerung der Roboter grundsätzlich möglich, doch ein höherer Grad an Autonomie ist immer erwünscht, um den Operator zu entlasten. Bei Landungen auf fernen Planeten aber ist Autonomie unverzichtbar. Mehrere Vorträge widmeten sich diesem Thema. So stellte Hans-Jürgen Herpel von der Astrium Satellites GmH mit KARS und Kontiplan zwei Konzepte für offene, modulare Softwarearchitekturen vor, die unter anderem eine automatische Landeplatzwahl ermöglichen sollen. Wichtig ist dabei immer eine Merkmalsextraktion aus den Kamerabildern, wie sie auch Oliver Stern vom RIF e.V. in Dortmund für ein visuelles Navigationssystem auf anderen Himmelskörpern (VisualGPS) beschrieb.

Der SpaceClimber soll eines Tages autonom auf dem Mond navigieren.

(Bild: DFKI)

Aber wie bewegen sich Roboter auf den Oberflächen von Mond, Mars und anderen Himmelskörpern? Die bislang verwendeten Räder, so leistungsfähig sie auch sind, stoßen an Grenzen, wenn es um die Erkundung von Kratern oder Canyons geht, sagte Sebastian Bartsch von Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen. Dabei seien aber gerade diese Orte wissenschaftlich besonders interessant. Am DFKI in Bremen wurde daher der sechsbeinige Laufroboter SpaceClimber entwickelt, der Steigungen bis zu 80 Prozent bewältigen kann und eine Reichweite von mehr als 1 Kilometer hat. Jedes Bein kann dabei auch als Manipulator dienen und zum Beispiel Steine untersuchen.

SpaceClimber könnte von einem Rover an den Rand eines Kraters gefahren werden, von wo er dann in die Tiefe hinabsteigt. Ziel sind die im ewigen Schatten liegende Regionen, etwa im Shackleton-Krater am Mondsüdpol, wo sich Wassereis erhalten haben könnte. Derzeit übt der Roboter noch in der Weltraumexplorationshalle in Bremen, wo auf 100 Quadratmetern eine Mondkraterumgebung nachgebildet wurde. Es muss auch noch einiges optimiert werden, so ist die Masse des Roboters derzeit noch ein paar Kilogramm zu groß.

Alles in allem, so das Fazit aus den Vorträgen des ersten Tages, ist die deutsche Weltraumrobotik auf einem guten Weg. Und wenn in vielleicht zehn Jahren SpaceClimber einen Eisbrocken aus dem Shackleton-Krater schleppen würde, wäre das natürlich die Krönung. (dab)