Robotik-Mission ARCHES

Roboter erkunden „Quasi-Mond" Ätna

Was haben der Mond und der Vulkan Ätna gemeinsam? Eine extreme Oberfläche sowie extreme Bedingungen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DLR nutzten im Sommer 2022 die rauen Bedingungen des Vulkans, um Technologien für zukünftige Explorationsmissionen im Sonnensystem zu testen. Die Forschenden wählten mit dem Ätna ein spezielles Szenario, das den geologischen Anforderungen an eine wirkliche Mond-Mission entspricht.

Ein autonomes robotisches Netzwerk zur Unterstützung moderner Gesellschaften – hierfür die technischen Grundlagen zu schaffen, ist Ziel des Helmholtz-Projektes ARCHES (Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies), an dem sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt. Im Fokus steht die Umweltüberwachung der Ozeane, die Erforschung des Sonnensystems und die technische Krisenintervention an Orten, an denen es für menschliche Einsatzkräfte zu gefährlich wäre. Dies kann zum Beispiel bei dem Rückbau von Atomkraftwerken der Fall sein oder bei der Prüfung beschädigter Gebäude nach einem Katastrophenfall.

Weitere mögliche Anwendungsbereiche finden sich überall dort, wo ein direktes Eingreifen als verlängerter Arm des Menschen sinnvoll ist: Für den autonomen Straßen- und Bahnverkehr der Zukunft bieten sich kooperierende mobile robotische Systeme an, speziell innerstädtisch bei der Organisation eines bedarfsgerechten öffentlichen Personenverkehrs oder bei der Belieferung von Geschäften. Darüber hinaus können vernetzte robotische Helfer bei der medizinischen beziehungsweise therapeutischen Versorgung älterer oder in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkter Menschen wertvolle Dienste leisten.

Was müssen autonome mobile Roboter können?

Alle genannten Anwendungsfelder stellen höchste Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit. Sowohl am Boden als auch in der Luft – als Rover oder als Drohne – müssen mobile Robotersysteme in der Lage sein, ihre Umgebung großräumig und möglichst genau zu erfassen und auf dieser Basis geeignete Wege zu finden. Dabei müssen sie selbstständig darauf achten, dass ihre Energieversorgung gesichert ist. Sie müssen Objekte manipulieren können, was konkret bedeutet, Proben zu nehmen und vor Ort zu untersuchen. Und sie müssen in der Lage sein, gewonnene Daten untereinander auszutauschen und mit der Missionszentrale zu kommunizieren. All dies wurde im Projekt ARCHES in zwei Szenarien erprobt: Vom 13. Juni bis zum 9. Juli 2022 fand am sizilianischen Vulkan Ätna die Demomission „Space“ statt, in einer Umgebung, welche von der Bodenbeschaffenheit her dem Mond ähnelt.

Im Projekt ARCHES arbeiten das DLR und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammen an der Weltraum-Analogmission. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist hier Partner. An der Tiefsee-Analogmission in Regie der Helmholtz-Zentren für Polar- und Meeresforschung (Alfred-Wegener-Institut , AWI) sowie für Ozeanforschung (GEOMAR ) ist das DLR ebenfalls beteiligt. Die Erkenntnisse werden unter allen Partnern ausgetauscht und sollen unabhängig vom jeweiligen Einsatzszenario nutzbar gemacht werden. Dies gilt sowohl für die Hardware als auch für die gemeinsame Analyse und Interpretation von Daten durch die Roboter des Netzwerks sowie deren Interaktion mit dem Menschen.

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Livestream: LIVE von der ILA Berlin: Robotik-Mission ARCHES erkundet „Quasi-Mond“ Ätna
Im DLR-Livestream schalten wir am Samstag, 25. Juni 2022 um 12:30 Uhr (MESZ) live von unserem Stand auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtmesse (ILA) in Berlin zum Vulkan Ätna auf Sizilien. Dort findet in Gipfelnähe eine aufwändige Demomission aus dem Forschungsfeld der robotischen Exploration statt: “Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies” (ARCHES). Forschende nutzen die unwirtliche Umgebung des Ätna als „Mond-Analog“. Ein Lander, zwei Rover und eine Drohne werden autonom zusammenarbeiten, ihre Umgebung erkunden, diese kartieren und weitere Aufgaben erfüllen. In der Liveschalte lassen wir uns das Projekt und die Wissenschaft dahinter genauer erklären. Um Missionsszenarien zur robotischen Exploration vor dem Aufbruch zu Mond oder Mars auf der Erde zu erproben, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Orte, die den Bedingungen auf einem fremden Himmelskörper möglichst nahekommen. Vom 13. Juni bis 9. Juli 2022 wird der Ätna auf der italienischen Insel Sizilien zum „Quasi-Mond“, denn die Vulkanlandschaft mit ihrer granularen Oberfläche, ihren Erdbeben und erstarrten Lavaschichten ähnelt der geologischen Beschaffenheit des Erdtrabanten.
Der Rover LRU 2 des DLR bei der ARCHES-Weltraumsimulation auf dem Ätna
Der Rover LRU (Lightweight Rover Unit) bei einem ganz ungewöhnlichen Außentest auf dem Ätna. Um Missionsszenarien zur robotischen Exploration vor dem Aufbruch zu Mond oder Mars auf der Erde zu erproben, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Orte, die den Bedingungen auf einem fremden Himmelskörper möglichst nahekommen. Vom 13. Juni bis 9. Juli 2022 wird der Ätna auf der italienischen Insel Sizilien zum „Quasi-Mond“, denn die Vulkanlandschaft mit ihrer granularen Oberfläche und erstarrten Lavaschichten ähnelt der geologischen Beschaffenheit des Erdtrabanten. ARCHES steht für „Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies“. Forschende nutzen die unwirtliche Umgebung des Ätna als „Mond-Analog“. Mehrere Rover, ein Lander und eine Drohne arbeiten zusammen, erkunden ihre Umgebung und erfüllen Aufgaben.
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Lander Rodin und Rover LRU1 am Ätna
Rover LRU (Lightweight Rover Unit) und Lander Rodin während der "Demomission Weltraum" auf dem Ätna. Um Missionsszenarien zur robotischen Exploration vor dem Aufbruch zu Mond oder Mars auf der Erde zu erproben, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Orte, die den Bedingungen auf einem fremden Himmelskörper möglichst nahekommen. Vom 13. Juni bis 9. Juli 2022 wird der Ätna auf der italienischen Insel Sizilien zum „Quasi-Mond“, denn die Vulkanlandschaft mit ihrer granularen Oberfläche und erstarrten Lavaschichten ähnelt der geologischen Beschaffenheit des Erdtrabanten. ARCHES steht für „Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies“. Forschende nutzen die unwirtliche Umgebung des Ätna als „Mond-Analog“. Mehrere Rover, ein Lander und eine Drohne arbeiten zusammen, erkunden ihre Umgebung und erfüllen Aufgaben.
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Hintergrundartikel

Die AR­CHES-De­mo­mis­si­on „Space“

Die Erforschung des Weltraumes gehört zu den komplexesten wissenschaftlichen Aufgaben. Fundamentale Fragen sollen geklärt werden, zum Beispiel, wie das Universum entstanden oder ob Leben außerhalb unserer Erde möglich ist. Mit astronautischen Missionen ist die Menschheit bis zum Mond gelangt und hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt, die darüber hinaus reichen.

Die DLR-Kom­po­nen­ten der AR­CHES-De­mo­mis­si­on „Space“

Bei der Kartierung des Einsatzgebietes spielt das vom DLR entwickelte Micro Aerial Vehicle ARDEA die Hauptrolle – eine Drohne, die kompakt ist, sehr langsam fliegen kann und über eine große Onboard-Rechenkapazität verfügt. Bei Einsätzen auf Planeten, die eine Atmosphäre besitzen, könnte sie – wie am Ätna – von Rotoren angetrieben werden.

Beteiligte Institute & Einrichtungen des DLR

Institut für Robotik und Mechatronik

Das Institut für Robotik und Mechantronik entwickelt Roboter, die es den Menschen ermöglichen, wirkungsvoller, effizient und sicher mit der Umwelt zu interagieren.

Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik

Der Forschungsschwerpunkt des Instituts liegt in der Entwicklung und Anwendung effizienter Systemsimulationen und intelligenter Regelungssysteme für Raumfahrt- und Robotersysteme, Flugzeuge, Straßen- und Schienenfahrzeuge.

Institut für Kommunikation und Navigation

Am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation werden neue Systeme und Verfahren für die Funkübertragung und Funkortung entwickelt und untersucht.

Institut für Optische Sensorsysteme

Das Institut für Optische Sensorsysteme erforscht und entwickelt aktive und passive optische Sensorsysteme für die Raumfahrt, für fliegende Plattformen und für robotische Systeme.

Raumflugbetrieb und Astronautentraining

Der Raumflugbetrieb ist die zentrale Einrichtung für die Durchführung von Raumflugmissionen in Deutschland und umfasst Satellitenmissionen für die Erdbeobachtung, Kommunikation, Aufklärung und bemannte Missionen.

Institut für Planetenforschung

Das Institut für Planetenforschung befasst sich unter anderem mit der Erforschung unseres Sonnensystems.

Kontakt

Michael Müller

Redakteur
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kommunikation
Linder Höhe, 51147 Köln
Tel: +49 2203 601-3717

Lioba Suchenwirth

Institutsbeauftragte für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Robotik und Mechatronik
Münchener Straße 20, 82234 Oberpfaffenhofen-Weßling

Dr. Armin Wedler

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Robotik und Mechatronik
Münchener Straße 20, 82234 Oberpfaffenhofen-Weßling