26/03/2021
Door Ad Spijkers
Lavagrotten op de maan zijn belangrijk als geschikte locaties voor langdurige maanmissies. Om hun potentieel voor ruimtevaart te onderzoeken, zullen teams van in de Europese Unie ontwikkelde en gebouwde robots in de toekomst de grotten binnendringen.
In het CoRob-X-project onderzoekt een Europees consortium onder leiding van het Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) hoe een team van meerdere robots grotendeels autonoom kan abseilen en de tunnels kan verkennen. Tijdens een veldtest op de Canarische Eilanden zullen de robots samen een lavagrot onderzoeken en gebruik maken van de nieuwe technologieën uit het Europese ruimteonderzoek.
Teamwork
Dit geldt ook voor robotica. De huidige ruimtemissies is afhankelijk van eenlingen zoals de NASA Perseverance. In de toekomst zullen teams van autonome robots de oppervlakken van de maan en Mars verkennen en ook ondergronds doordringen. Extreme omgevingen zoals kraters of lavagrotten op de maan zijn van belang voor langdurige missies. Ze kunnen beschermen tegen bijvoorbeeld straling, meteorieten en temperatuurschommelingen en ze kunnen waterijs als hulpbron bieden.
Maar voordat een bemande missie naar de diepten van de satelliet de moeite waard is, moeten veelbelovende plaatsen worden onderzocht door autonome robots. De enige vraag is: hoe komen de systemen in en uit dergelijke lavagrotten?
De oplossing biedt een gebied van kunstmatige intelligentie (AI) dat een steeds belangrijker onderdeel wordt bij de planning van toekomstige ruimtemissies: autonome cobots. Vergeleken met bemande vluchten bespaart verkenning door intelligente robots niet alleen moeite en kosten, maar verkleint ook risico's voor mensen.
Het vermogen om samen te werken en beslissingen te nemen is het doorslaggevende voordeel bij het implementeren van complexe missiescenario's zoals het verkennen van grotten. Het CoRob-X-project heeft tot doel een dergelijk scenario te implementeren in een analoge missie op aarde, en wordt voor twee jaar gefinancierd met ongeveer drie miljoen euro.
Drie robots
De focus van het CoRob-X project ligt op het testen en valideren van eerder ontwikkelde technologieën die zullen worden gebruikt in Europese ruimtemissies. De verkenning van lavagrotten is een realistisch scenario, aangezien deze op de maan een sleutel vormen voor lange termijn missies of zelfs menselijke bewoning. Daarom wil CoRob-X een verkenning uitvoeren met behulp van drie autonome robotsystemen in een veldtest op de Canarische Eilanden en de haalbaarheid van deze technologieën bewijzen.
Er wordt gebruik gemaakt van twee systemen van het Robotics Innovation Center (RIC) van DFKI in Bremen en een robot van het Space Applications Services (B). In tegenstelling tot de maarvoertuigen die al in gebruik zijn, kunnen deze systemen hun eigen beslissingen nemen dankzij kunstmatige intelligentie.
AI heeft veel voordelen ten opzichte van afstandsbediening door mensen op aarde. Autonome ruimterobots kunnen direct reageren op hun omgeving, nieuwe data tijdens hun missie vastleggen en fouten sneller corrigeren. Het werk in een team is cruciaal om een extreme omgeving zoals een lavagrot te kunnen onderzoeken, of dat nu op de maan is of op de vulkanische Canarische Eilanden.
Abseilen, verkennen en data verzenden
Voor onderzoek moet een autonome verkenningsrobot in een grot worden neergelaten en weer omhoog gebracht. Het scenario voorziet dat de drie autonome robots (SherpaTT en Coyote van DFKI en Luvmi van Space Applications Services) gezamenlijk de ingang van een grot onderzoeken. Ze zullen initiële informatie verzamelen via een sensorkubus die Luvmi in het zogenaamde 'dakraam' gooit. De foto toont de SherpaTT (voorgrond) en Coyote III (achtergrond) tijdens testen in een Mars-achtige omgeving tijdens veldproeven in Utah.
Met behulp van deze gegevens bepalen de systemen een geschikt punt waarop de robuuste SherpaTT met een kabel de compacte Coyote kan laten zakken. Eenmaal op de grond ontkoppelt de wendbare robot zichzelf van het touw en het dokmechanisme, verkent de grot. Uiteindelijk keert hij terug naar het dokstation om de gegevens te verzenden en door SherpaTT naar boven te worden gedragen.
De veldtest voor de validatie van de nieuw ontwikkelde technologieën staat gepland voor begin 2023. Tot die tijd moeten de missiedetails en vereisten worden gedefinieerd, de technologieën op de systemen worden geïmplementeerd en moet rekening worden gehouden met eventuele beveiligingskwesties.
Tegelijkertijd voeren GMV Aerospace and Defense (E) en de Stiftung Santa Bárbara (D) een andere veldtest uit in een mijn in Noord-Spanje, waarbij dezelfde technologieën voor het onderzoeken van schachten worden getest. Hiervoor worden een robotvoertuig en een drone van GMV ingezet. Het Laboratoire Atmosphères, Milieux Observations Spatiales (LATMOS, F) en Magellium (F) behoren tot de andere partners in het CoRob-X-project. Ook de Universiteit van Malaga (E), Sintef (N) en Airbus Defence and Space (D) nemen deel.
Foto: DFKI, Florian Cordes