DFKI-Forscher entwickeln Roboter zur Erkundung außerirdischer Unterwasserwelten

Tauchfahrt auf dem Eismond

Das intelligente Unterwasserfahrzeug „Leng“ in der Maritimen Explorationshalle des DFKI in Bremen. In der Zukunft soll es einmal den extraterrestrischen Ozean auf dem Jupitermond „Europa“ erforschen. - Foto: DFKI/Marius Wirtz

bremen - Von Viviane Reineking. Er ist der kleinste der vier großen Monde des Planeten Jupiter, aber für die Wissenschaft von großen Interesse: Unter einer mehrere Kilometer dicken Eisschicht vermutet sie einen tiefen Ozean, der die Grundlage für außerirdisches Leben bieten könnte. Wie sich diese unwirtliche Welt erforschen lässt, untersuchten Bremer Wissenschaftler im Projekt „Europa-Explorer“.

Bei der Suche nach Leben auf dem Eismond „Europa“ könnte ein selbstständig operierendes Roboterduo helfen. Wissenschaftler des Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen haben eine solche Mission auf der Erde simuliert und dafür das autonome Unterwasserfahrzeug (AUV) mit dem Namen „Leng“ und das Ice-Shuttle „Toredo“ entwickelt.

Nach Angaben des DFKI konnten sie im Projekt zeigen, dass das Robo-Team den Eismond autonom erkunden kann. Die von ihnen entwickelten Systeme werden von Mittwoch bis Sonnabend, 1. bis 4. Juni, auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtaustellung, der ILA Berlin Air Show, vorgestellt.

Die große Herausforderung: Bei der Mission muss das Roboterduo komplett ohne Steuerung von der Erde auskommen. Denn bis ein Signal von dort auf „Europa“ ankommt, vergehen etwa 33 bis 53 Minuten – zu lang, um spontan auf neue Situationen reagieren zu können, wie eine Sprecherin mitteilte.

Um sich ein Bild von den Bedingungen, wie sie auf Europa herrschen, zu machen, nutzten die Forscher Daten des Göttinger Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zu Temperatur, Gravitation, Strömung und Geräuschkulisse.

In rund 100 Kilometern Wassertiefe werden Hydrothermalquellen vermutet – heiße, mineralreiche Unterwasserquellen oder -geysire, die auch auf der Erde, etwa in der Tiefsee, wo Dunkelheit herrscht, artenreiches Leben ermöglichen. Um diese Quellen aufzuspüren, muss ein Fahrzeug den mächtigen Eispanzer von „Europa“ durchbrechen, um dann die Tauchfahrt in die Tiefen des Eismondes anzutreten. Die Bremer Forscher entwickelten im Projekt, das jetzt nach knapp dreieinhalb Jahren endete, ein Trägersystem, das sich durch die äußere Eiskruste bohrt und dem Fahrzeug anschließend als Basisstation und Schnittstelle zur Erde dient.

Die Form des Erkundungsfahrzeug „Leng“ ist auf die speziellen Anforderungen angepasst: Es hat einen geringen Durchmesser, um in das Ice-Shuttle hineinzupassen, und eine sogenannte hydrodynamische Strömungshülle, um im Wasser mit wenig Energie lange Strecken zum Grund der außerirdischen Unterwasserwelt zurücklegen zu können. Das Eisshuttle schmilzt sich mit Hilfe eines thermalen Bohrmechanismus durch die möglicherweise bis zu zehn Kilometer dicke Eisdecke, die den Jupitermond umhüllt.

Besonderes Augenmerk legten die Forscher auf die Navigationsfähigkeit des intelligenten Unterwasserfahrzeugs: Um die eigene Position präzise selbst bestimmen zu können, ist „Leng“ mit zahlreichen Sensoren ausgestattet. Sie senden Schallsignale aus, über die sich das Fahrzeug ähnlich der GPS-Methode lokalisieren kann. Nach seinem Tauchgang findet der Roboter selbstständig zur Basisstation zurück, übermittelt seine Informationen und Fotos über eine Schnittstelle an das Iceshuttle und lädt seine Energie wieder auf, so die Vorstellung der Bremer Wissenschaftler.

Die intelligenten Systeme haben die Forscher komplett im Labor und der Maritimen Explorationshalle des Bremer DFKI entwickelt und erprobt. Verschiedene Szenarien der Eismond-Mission haben sie in den Testbecken unter realitätsnahen Bedingungen simuliert, einzelne Komponenten in der Druckkammer auf ihre Tiefseetauglichkeit geprüft. Nun wollen sie die Systeme auch in noch realistischeren Umgebungen, etwa in der Arktis, testen.

Neben dem „Europa-Explorer“ stellen die Wissenschaftler auf der ILA außerdem den Laufroboter „Charlie“ vor. Er dient ihnen als Grundlage für die Entwicklung eines Roboters, der sich in zerklüfteten Felsformationen auf dem Mars fortbewegen kann. Außerdem mit dabei: der mehrgliedrige Laufroboter „Mantis“. Designt wurde er nach dem Vorbild einer Gottesanbeterin.

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