Im Marslabor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen herrschte konzentrierte Stille, als die Verbindung zur Internationalen Raumstation ISS stand und das Experiment ‚Surface Avatar‘ startete. Der schwedische ESA-Astronaut Marcus Wandt kommandierte vom Columbus-Modul aus den ersten von insgesamt drei Robotern im irdischen Marslabor. Ergänzend zu den Experimenten im Juli 2023 testeten die Entwickler, wie sich insbesondere die Zeitverzögerung auf das Steuern von Robotern bei Weltraummissionen auswirkt. Kollaborative, intelligente Roboter sollen Raumfahrer künftig bei Erkundungsmissionen zu Mond oder Mars unterstützen.

Das Forschungsteam entwickelt neuartige Technologien, die es einem Menschen erlauben, allein mehrere Roboter feinfühlig zu steuern, sie teil- oder vollautonom agieren zu lassen sowie eine Aufgabe von unterschiedlichen Robotern gemeinsam ausführen zu lassen. Das Projekt ‚Surface Avatar‘ wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet und erfolgt in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum GSOC.

Weltpremiere in der Telerobotik

In dem neuen und komplexeren Experiment-Setup stieß erstmals der vierbeinige DLR-Roboter Bert dazu und eröffnete damit eine Weltpremiere in der Telerobotik: Bisher wurden ausschließlich radbetriebene Roboter von Astronauten aus dem Weltall ferngesteuert, Bert hingegen beherrscht mehrere Gangarten. Dank seiner beinbasierten Fortbewegung kann er unwegsames Terrain einschließlich kleiner Höhlen erkunden, die seine rollenden Teamkollegen nicht erreichen. ESA-Astronaut Marcus Wandt ließ den Vierbeiner daher die Umgebung auskundschaften und das Gelände mit seinen Kamera-Augen überwachen. Mit Berts ‚laufenden‘ Informationen im Hintergrund, wandte sich Wandt den anderen Robotern zu: dem humanoiden Serviceroboter Rollin‘ Justin des DLR sowie dem Interact Rover der ESA.

Wenn unterschiedliche Roboter ein Team bilden und eine Aufgabe gemeinsam erfolgreich erledigen sollen, ist dies eine besondere Herausforderung. Für den Aufbau eines Habitats etwa ist es sehr hilfreich, die unterschiedlichen Fähigkeiten mehrerer Roboter zu kombinieren. Im ersten Experiment dieser Art meisterten der humanoide DLR-Roboter Rollin‘ Justin und der Interact Rover der ESA ihre Aufgabe und installierten gemeinsam ein kurzes Rohr, das ein wissenschaftliches Messgerät abbildet. Unter dem Kommando von Astronaut Wandt nutzte Rollin‘ Justin seine Hände, um das Rohr sicher zu greifen und zur Messstelle zu manövrieren. Wandt nutzte anschließend die Fernsteuerung des Interact Rovers, um das durch Justin in Position gehaltene Rohr zu installieren.

Raumfahrt-Spitzenforschung

»Zukünftige Mond- und Marsstationen, einschließlich der Habitate für Astronautinnen und Astronauten, werden von Robotern aufgebaut und gewartet werden, die unter Anleitung der Raumfahrenden agieren. Unsere neuesten Regelungs- und KI-Algorithmen ermöglichen es einer einzigen Person, ein komplettes Team unterschiedlichster Roboter zu kommandieren«, sagt Prof. Alin Albu-Schäffer, Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik.

Damit sich die Forschenden während der zweieinhalb Stunden auf die wissenschaftlichen Aufgaben und Wartungsszenarien durch das Roboter-Team konzentrieren konnte, hatte das Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen die anderen Aktivitäten an Bord der ISS im Blick und sorgte für den zuverlässigen Betrieb. So gehört ‚Surface Avatar‘ zu insgesamt zehn deutschen Experimenten, die ESA-Astronaut Marcus Wandt im Rahmen seiner Axiom Space Mission Muninn durchführt.