Telegesteuerte Rover könnten bald auf dem Mond arbeiten, wobei menschliche Controller auf der Erde die Werkzeuge der Rover virtuell manipulieren und so eine größere Fingerfertigkeit bei der Probenentnahme, dem Graben oder dem Zusammenbau ermöglichen.
Forscher des Robotiklabors der Universität Bristol in England haben ihr neues Teleoperationssystem im Europäischen Zentrum für Weltraumanwendungen und Telekommunikation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Harwell in Oxfordshire getestet. Durch die Steuerung einer virtuellen Simulation eines Rovers konnten sie einen Roboterarm manipulieren, um eine Probe eines vorgetäuschten Mondregoliths (Simulant genannt) zu graben. Der Prozess macht Kamera-Feeds überflüssig, die aufgrund der Zeitverzögerung von 1,3 Sekunden zwischen Erde und Mond verzögert sein können. Die Signale zwischen den Teleoperatoren und Robotermissionen auf dem Mond könnten künftig von Satelliten des geplanten ESA-Projekts Moonlight weitergeleitet werden.
„Diese Simulation könnte … uns helfen, Mondroboter ferngesteuert von der Erde aus zu betreiben und so das Problem der Signalverzögerungen zu vermeiden“, sagte Joe Louca aus Bristol in einer Erklärung.
Die virtuelle Simulation beinhaltet auch „haptische“ Interaktionen. Mit anderen Worten: Es vermittelt dem Benutzer einen Tastsinn und ahmt die taktilen Eigenschaften von Mondregolith in der geringen Schwerkraft des Mondes nach. Dies gibt Teleoperatoren ein besseres Gefühl dafür, wie viel Kraft sie aufwenden müssen, um in Regolith zu graben oder eine Probe in einer Schaufel anzuheben. Bislang sind die haptischen Interaktionen nur in den virtuellen Versionen grundlegender Aufgaben enthalten, etwa dem Eindrücken von Regolith in den Boden oder dem Ziehen einer Schaufel durch den Boden, jedoch noch nicht für komplexere Aufgaben.
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„Wir können die Stärke der Schwerkraft in diesem Modell anpassen und haptisches Feedback geben, damit wir Astronauten ein Gefühl dafür vermitteln können, wie sich Mondstaub unter Mondbedingungen anfühlen und verhalten würde – der ein Sechstel der Anziehungskraft der Erde hat“, sagte er Louca.
Das System könnte auch dazu verwendet werden, Astronauten zu trainieren, die eines Tages möglicherweise zum Mond fliegen, indem es ihnen eine realistische Simulation dessen gibt, was sie erwartet.
„Eine Möglichkeit könnte sein, dass Astronauten diese Simulation nutzen, um sich auf bevorstehende Monderkundungsmissionen vorzubereiten“, sagte Louca.
Bevor dies jedoch geschehen kann, müssen laut Louca Vertrauensprobleme gelöst werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass es eine psychologische Hürde dafür gibt, darauf zu vertrauen, ob das virtuelle System, das ein Benutzer bedient, in der Realität so funktioniert, wie es sollte.
Das Team von Louca hat die Effizienz und Vertrauenswürdigkeit seines virtuellen Systems quantifiziert und festgestellt, dass das System bei der Beschaffung des Regolith-Simulans in 100 % der Fälle effizient und in 92,5 % der Fälle vertrauenswürdig war. Das Ausgießen des Simulanzmittels aus der Schaufel war etwas weniger zuverlässig, aber sie fanden heraus, dass es durch die Einschränkung der Ausrichtung der Schaufel beim Tragen des Simulanzmittels präziser durchgeführt werden konnte.
Obwohl für den Mond konzipiert, könnten dieselben Teleoperationstechniken im Prinzip auch für Missionen zum Mars eingesetzt werden. Dies könnte besonders hilfreich für die anspruchsvolle Aufgabe sein, Probenröhrchen von einem Rover zu holen und sie auf ein anderes Fahrzeug zu verladen, das vom Mars abheben und die Proben zurück zur Erde bringen würde.
Da das Budget und der Zeitplan für das aktuelle Mars-Probenrückgabeprojekt der NASA außer Kontrolle geraten sind, hat die Raumfahrtbehörde die Industrie gebeten, bei der Entwicklung einer Lösung zu helfen. Rocket Lab hat vor Kurzem den Auftrag erhalten, eine detaillierte Studie zu einer möglichen Lösung für die Rückgewinnung der Proben des Rovers Perseverance durchzuführen, obwohl es möglicherweise noch zu früh ist, dass Teleoperation eine Rolle spielen wird. Allerdings könnten in Zukunft auch andere Probenrückführungs- und Erkundungsmissionen zum Mond, zum Mars und zu anderen Gesteinskörpern wie Asteroiden von der Teleoperation profitieren.
„Im nächsten Jahrzehnt werden wir mehrere bemannte und unbemannte Missionen zum Mond erleben, wie zum Beispiel das Artemis-Programm der NASA und Chinas Chang’e-Programm“, sagte Louca. „Diese Simulation könnte ein wertvolles Werkzeug sein, um die Vorbereitung oder den Betrieb dieser Missionen zu unterstützen.“
