Ein ferngesteuerter Mondrover könnte bald auf dem Mond arbeiten. Mit Virtualisierungstools können Menschen am Boden die Ausrüstung an Bord des Rovers fernsteuern, um flexibel Proben zu sammeln, die Mondoberfläche auszugraben oder andere Ausrüstung zusammenzubauen.
Forscher des Robotiklabors der Universität Bristol im Vereinigten Königreich haben ihr neues Fernbetriebssystem für Mondrover im Europäischen Zentrum für Raumfahrtanwendungen und Telekommunikation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Havel, Oxfordshire, getestet. Sie verwenden Virtualisierungstools, um den Mondrover zu steuern und den Roboterarm zu steuern, um Mondboden zu graben und zu simulieren. Bei dieser Methode ist es nicht erforderlich, dass die Kamera das Videosignal überträgt, wodurch die Verzögerung des Kamera-Feedbacks aufgrund der Signalverzögerung von 1,3-Sekunde zwischen der Erde und dem Mond vermieden wird. Künftig können die Satelliten des von der Europäischen Weltraumorganisation geplanten Projekts „Moonlight“ die Signale des Fernbetriebs des Mondrovers weiterleiten.
Joe Louca von der Universität Bristol sagte in einer Erklärung: „Dieses Simulationssystem kann uns helfen, den Mondroboter ferngesteuert von der Erde aus zu steuern und so das Problem von Signalverzögerungen zu vermeiden.“
Das virtualisierte Simulationssystem beinhaltet auch „haptische“ Interaktionen. Mit anderen Worten: Das System vermittelt dem Benutzer einen Tastsinn und simuliert die haptischen Eigenschaften von Mondboden in der geringen Schwerkraft des Mondes. Dadurch kann der Fernbediener besser erkennen, wie viel Kraft erforderlich ist, um Mondboden auszugraben, oder wie viel Kraft erforderlich ist, um die gesammelte Probe aufzunehmen. Derzeit kann diese haptische Interaktion nur für einige grundlegende Aufgaben der Virtualisierung verwendet werden, wie z. B. das Verdichten des Mondbodens oder das Bewegen des Mondbodens mit einer Schaufel, und hat einen begrenzten Anwendungsbereich und wurde nicht für komplexere Aufgaben verwendet.
„Wir können in diesem Simulationssystem die Intensität der Schwerkraft anpassen und haptisches Feedback geben, sodass Astronauten die Textur und den Zustand des Mondstaubs unter Mondbedingungen wahrnehmen können, schließlich beträgt die Anziehungskraft des Mondes nur ein Sechstel der Anziehungskraft des Mondes.“ Erde“, sagte Luca. "
Das System kann auch dazu genutzt werden, künftige Astronauten auf dem Mond zu trainieren und ihnen eine realistische Simulationsumgebung zu bieten, um schon vorab einen Blick auf die Mondoberfläche zu werfen.
„Einer der Einsatzmöglichkeiten könnte darin bestehen, dass Astronauten dieses Simulationssystem nutzen, um sich auf eine bevorstehende Mission zum Mond vorzubereiten“, sagte Luca. "
Doch zuvor, so Luca, müssten Vertrauensprobleme überwunden werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass Benutzer beim Betrieb virtualisierter Systeme psychologische Barrieren haben, vor allem Bedenken, ob das virtuelle System in der Realität wie erwartet funktioniert.
Lucas Team quantifizierte die Effizienz und Vertrauenswürdigkeit des virtualisierten Systems. Sie fanden heraus, dass die Effizienz 100 % erreichte und das Konfidenzniveau bei 92,5 % lag, wenn das System simulierten Mondboden sammelte; Allerdings ist die Zuverlässigkeit des Ausgießens von simuliertem Mondboden etwas geringer. Die Forscher fanden heraus, dass dies beim Bewegen der Mondbodensimulation genau durch die Begrenzung des Neigungswinkels der Schaufel erreicht werden kann.
Obwohl das System speziell für Mondmissionen konzipiert wurde, könnte die gleiche ferngesteuerte Technologie grundsätzlich auch für Marsmissionen eingesetzt werden. Diese Technik kann insbesondere dann hilfreich sein, wenn Probenröhrchen von einem Rover entnommen und auf ein anderes Fahrzeug geladen werden, das vom Mars zurück zur Erde startet.
Das Budget und der Zeitplan für die Rückgabe von Marsproben geraten außer Kontrolle, und die NASA hat die Industrie gebeten, bei der Entwicklung einer Lösung mitzuhelfen. Rocket Lab hat kürzlich einen Auftrag zur Durchführung einer detaillierten Studie über mögliche Lösungen zur Gewinnung von vom Perseverance-Rover gesammelten Proben erhalten. Auch wenn es noch zu früh ist, dass Fernoperationen ins Spiel kommen, werden sie wahrscheinlich in zukünftigen Missionen eingesetzt, um Proben zum Mond, zum Mars, zu Asteroiden und anderen felsigen Objekten wie Kometen zurückzubringen.
„Im nächsten Jahrzehnt werden wir mehrere bemannte und unbemannte Missionen zum Mond sehen, wie zum Beispiel das chinesische Chang'e-Programm und die Artemis-Mission der NASA“, sagte Luca. „Dieses Simulationssystem könnte ein wertvolles Unterstützungstool für die Vorbereitungs- oder Ausführungsphase dieser Aufgaben sein.“