Roboter für Mond und Meeresboden: Alles außer gewöhnlich

Oben wie unten Dunkelheit, Kälte, Stille. Im Weltraum wie in der Tiefsee stoßen wir Menschen an unsere Grenzen. Ohne technische Hilfe sind diese Extremwelten nicht zu erforschen. Roboter arbeiten dort, wo wir nicht überleben könnten – auf dem Meeresboden, in Polarregionen oder im All. Sie sind die idealen Partner für Spitzenforschung am Limit.

Bei ihrer Entwicklung berücksichtigen die Fachleute unserer Forschungszentren die verschiedenen extremen Umgebungen gleichermaßen. Dafür sorgte seit 2012 die Allianz ROBEX (Robotic Exploration of Extreme Environments) unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts AWI. Die Allianz entwickelte autonome Roboter mit unterschiedlichen Fähigkeiten, die in Weltall und Tiefsee, aber auch bei Katastropheneinsätzen arbeiten können.

Dafür haben verschiedene Forschungszentren von Helmholtz ihre Expertise eingebracht. Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel etwa hat MANSIO-VIATOR entwickelt: Der Crawler VIATOR kartiert eigenständig den Meeresboden, sammelt Daten und kehrt zur Station MANSIO zurück, um Energie zu tanken und Daten zu übertragen – so kann er tagelang unter Wasser arbeiten. Andere Roboter bekamen feinfühlige Greifarme für die Probenahme oder Sensoren zur Bodenanalyse. Ein rochenförmiger Tiefsee-Gleiter (MARUM Bremen) wurde entwickelt, der den Meeresboden kartiert, sowie unbemannte Drohnen zur Arktis-Erkundung. Die Tests der Geräte fanden in zwei Extremwelten statt: Der Vulkan Ätna diente als Mondmodell, das Meer der Arktis als Testfeld für robotische Unterwasser-Systeme.

Bei ARCHES (Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies), einem weiteren Zukunftsprojekt von Helmholtz, liegt der Fokus auf vernetzten autonomen Systemen: 2020 wurde in der Eckernförder Bucht ein Messnetz aus sieben Plattformen aufgebaut – ein Modell für Umweltmonitoring oder für die Überwachung eines möglichen Tiefseebergbaus. Auf dem Ätna arbeiteten 2022 zudem verschiedene Robotertypen im Team zusammen, ganz so wie sie es bei künftigen Missionen auf fremde Planeten tun könnten.

Mit iFOODis (Improving the sustainability of food cycles through (robotic) systems) unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird Robotik nun für Umweltanalysen in Küstenregionen eingesetzt: Robotersysteme verknüpfen Daten aus Luft, Wasser und Boden mit Satellitenaufnahmen, um so Nährstoffeinträge und Umweltveränderungen zu erfassen und konkrete Handlungsempfehlungen zu entwickeln.

Die Reise der Robotik ist damit längst nicht zu Ende. Die bisherigen Projekte haben gezeigt, dass autonome Systeme große Datenmengen effizient erfassen, sich flexibel an extreme Bedingungen anpassen und vernetzt operieren können. Nun geht es darum, sie noch robuster, intelligenter und in größerem Maßstab einsetzbar zu machen.

Ob bei der Überwachung des Meeresbodens oder der Vorbereitung von Weltraummissionen – die Fachleute unserer Forschungszentren verschieben die Grenzen des Machbaren gemeinsam immer weiter. Damit hat die Helmholtz-Allianz ROBEX den Grundstein gelegt für die unbemannte Planetenerkundung ebenso wie für eine umfassendere Ozeanbeobachtung. Denn ob ewige Dunkelheit, hoher Druck oder fehlende Infrastruktur – die Herausforderungen in diesen extremen Welten ähneln sich mehr, als man denkt.

Bild: Uli Kunz/Submaris