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CMU entwickelt Lunar Pit Exploration Tech für die NASA

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2 Millionen Dollar Forschungszuschuss zielen darauf ab, dass der Roboter Mondgruben nach möglichen Unterkünften und Ressourcen erkundet.

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Die NASA hat eine 2-Millionen-Dollar-Forschungsinitiative für Robotiker der Carnegie Mellon University genehmigt, um Technologien zu entwickeln, die für Roboter notwendig sind, um Gruben auf dem Mond zu erforschen - das Mondäquivalent zu Erdfällen -, die Zugang zu Unterkünften und Ressourcen bieten könnten, die zukünftige Mondmissionen unterstützen könnten.

William "Red" Whittaker, Professor am Robotics Institute der CMU, hat vorgeschlagen, einen oder mehrere intelligente, schnelle Roboter einzusetzen, um Modelle von Gruben zu erforschen und zu entwickeln, die in der orbitalen Bildgebung entdeckt, aber nie von der Mondoberfläche aus untersucht wurden.

"Vom Orbit aus kann man die Aussichtspunkte oder die Nähe nicht erreichen, um die wichtigen Details zu sehen", sagte Whittaker. "Deshalb brauchen wir Roboter. Gibt es einen Weg hinein? Gibt es Überhänge? Könnte sich ein Roboter abseilen? Könnte es eine Riß-, Höhlen- oder Höhlenöffnung geben?"

Im Gegensatz zu Kratern, die entstehen, wenn Asteroiden oder Meteoriten auf den Mond treffen, bilden sich Gruben, wenn die Oberfläche in eine hohle unterirdische Lücke zusammenbricht. Whittaker sagte, dass Gruben Höhlen freigeben könnten, die von zukünftigen Forschern genutzt werden könnten und den Zugang zu Mineralien, Eis und anderen Ressourcen ermöglichen könnten.

Hohes Risiko, hohe Auszahlung

Diese jüngste zweijährige Finanzierung stammt aus dem NASA-Programm Innovative Advanced Concepts (NIAC), das visionäre "High Risk/High Payoff"-Ideen finanziert. Es wird Whittaker und seine Kollegen, darunter Partner des NASA Ames Research Center und Astrobotic, in die Lage versetzen, die für die Mission notwendigen Technologien und Methoden weiterzuentwickeln - die Technologien so weit zu reifen, dass sie umgesetzt werden können. Diese so genannte Phase-III-Finanzierung ist die erste, die jemals vom NIAC-Programm vergeben wurde: "Wir verfolgen in unserem gesamten Entwicklungsportfolio neue Technologien, die dazu beitragen könnten, die Erforschung des Weltraums durch die Nutzung von Ressourcen auf dem Mond und darüber hinaus unabhängiger zu machen", sagte Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate der NASA. Zusätzlich zum Vorschlag von Whittaker wurde von TransAstra Corp. auch ein Asteroiden-Minenkonzept gefördert. "Diese NIAC Phase-III-Auswahlen sind Bestandteil dieser zukunftsweisenden Forschung, und wir hoffen, dass neue Erkenntnisse uns helfen werden, weitere Innovationen im Weltraum zu erreichen."

Für die Fertigstellung des Vor- und Ausführungsentwurfs sind zusätzliche Mittel erforderlich. Eine Robotermission, die die resultierende Technologie einsetzt, kann erst 2023 stattfinden. Eine solche Fähigkeit würde weit über die von Carnegie Mellon kürzlich angekündigte hinausgehen, einen von Whittaker entwickelten toastergroßen Roboter 2021 auf den Mond zu schicken.

Eine von Whittaker geplante Grubenmission namens Skylight würde einen oder mehrere Roboter erfordern, um ihre Beobachtungen innerhalb einer Woche abzuschließen, bevor sie von der tiefen Kälte einer Mondnacht umhüllt werden, die sie dauerhaft deaktivieren würde. Er erwartet, dass die Roboter von einem Lander wie dem von Pittsburghs Astrobotic entwickelten Peregrine Lander zum Mond gebracht werden.

Um eine Skylight-Mission schnell abzuschließen, sind schnelle Roboter erforderlich, die kilometerweit reisen und Tausende von Bildern sammeln können. Aufgrund der Kommunikationseinschränkungen der Rover müssen sie regelmäßig in die Nähe des Lander zurückkehren, um Bilder herunterzuladen und dann die Erkundung fortzusetzen.

"Die Roboter müssen nicht nur über die autonomen Mittel zum Erkunden verfügen, sondern auch wissen, wann und wie sie nach Hause kommen müssen", sagte Whittaker. Die Roboter benötigen auch eine Fähigkeit, die Whittaker "Erkundungsautonomie" nennt, die es ihnen ermöglicht, selbst zu beurteilen, wohin sie gehen müssen, um die benötigten Informationen zu sammeln, und wie nah sie es wagen, an den Rand der Grube zu gelangen. Es ist einfach keine Zeit für "Step, Stop, Mother-may-I" Entscheidungen von Operatoren auf der Erde, sagte er.

Eine weitere Möglichkeit, die mit der neuen Finanzierung entwickelt werden soll, ist eine Modellierungsmaschine für die Datenverarbeitung an Bord des Landers. Whittaker sagte, dass der Computer Informationen aus den Tausenden von Bildern extrahieren muss, die von den Rovern gesammelt wurden, um ein hochauflösendes, hochauflösendes und wissenschaftlich valides Computermodell der Grube zu erstellen, das dann zurück zur Erde übertragen werden könnte.

Das NIAC wird von der NASA-Direktion für Raumfahrttechnologie finanziert, die für die Entwicklung der bereichsübergreifenden, bahnbrechenden neuen Technologien und Fähigkeiten verantwortlich ist, die die Agentur zur Erfüllung ihrer derzeitigen und zukünftigen Missionen benötigt.

Die NASA wird angeklagt, Astronauten innerhalb von fünf Jahren zum Mond zurückzubringen. Die Weltraumbehörde verfolgt einen zweistufigen Ansatz: Bis 2024 sollen Astronauten auf dem Mond landen und bis 2028 eine nachhaltige menschliche Präsenz auf und um den Mond aufbauen.