Gestaltwandelnde Roboter für Saturnmonde


Die Gestaltwandlung war in der gesamten Literatur ein dauerhaftes Mittel, und wir sehen Gestaltwandlung überall in der ModerneScience-Fiction, zum Beispiel dieGestaltwandelnder Android-Attentäterin den Terminator-Filmen. Sogar mein 6-jähriger Enkel – der liebt es, einen Nachmittag mit dem Bauen zu verbringenLaien– kennt sich mit formwandelnden Robotern aus. Und jetzt haben sich NASA-Ingenieure im großen Stil mit der Gestaltung von Robotern beschäftigt … wirklich. Laut einem 25. September 2019,Stellungnahmevon der NASA testet ein Robotikteam einen 3D-gedruckten Prototyp eines ungewöhnlichen Miniroboters im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. Der Roboter kann rollen, fliegen, schweben und schwimmen und sich dann in eine einzige Maschine verwandeln. Die NASA nennt diese Roboterserie Shapeshifters.

Kopfschuss eines finsteren, roboterartig aussehenden Mannes in Rotlicht.

Nein, nicht dieser Typ. Dies ist dasT-1000 Gestaltwandler, eine fiktive Figur in der Terminator-Franchise. Bild überWikipedia.


Robotik-TechnologeAli Agha– der das Shapeshifter-Programm für JPL leitet – stellt sich Shapeshifter als Mission zu Saturns größtem Mond Titan vor, der einzigen anderen Welt im Sonnensystem, von der bekannt ist, dass sie Flüssigkeit in Form von Methanseen, Flüssen und Meeren auf ihrer Oberfläche hat. Die NASA sagte, Shapeshifter sei:

… ein sich entwickelndes Konzept für ein transformatives Vehikel, um tückische, ferne Welten zu erkunden.

Ein Apparat, der wie eine Drohne in einem länglichen Hamsterrad aussieht, rollt über den Hof und spaltet sich dann in zwei Hälften. Nach der Trennung steigen die beiden Hälften auf kleinen Propellern auf und werden so zu fliegenden Drohnen für die Lufterkundung. Diese 3D-gedruckten Teile sind nur der Anfang; Das Team stellt sich eine Reihe von bis zu 12 Robotern vor, die sich in eine schwimmende Sonde oder ein Team von Höhlenforschern verwandeln könnten.

Okay, vielleichtGeräuschekühler als der eigentliche Prototyp aussieht, vorerst. Aber die NASA-Ingenieure beginnen gerade erst mit der Entwicklung von Robotern, und wer weiß, was die Zukunft bringen wird? In der Zwischenzeit sieht der Prototyp so aus:




Kleine rote Maschine mit einem großen Sechsspeichen-Speichenrad auf jeder Seite, das über sandigen Untergrund rollt.

Ein Prototyp des sich verwandelnden Roboters Shapeshifter wird im Roboterhof des Jet Propulsion Laboratory der NASA getestet. Shapeshifter besteht aus kleineren Robotern, die sich in rollende Kugeln, fliegende Drohnen, schwimmende Tauchboote und mehr verwandeln können. Dieser fliegende Amphibienroboter ist Teil des frühen Forschungsprogramms NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), die visionären Konzepten mehrere Förderphasen bietet. Die NASA sagt, das Programm „hilft, Ideen, die wie Science-Fiction klingen, in wissenschaftliche Fakten zu verwandeln“. Bild überNASA/JPL-Caltech.

Die jüngste Mission der NASA zum Saturn und seinen Monden war dieCassiniMission, die 2004 begann, Saturn zu umkreisen und 2017 mit einem dramatischen Eintauchen in die Wolken des Saturn endete. Cassini verbrachte 13 Jahre damit, Saturn zu umkreisen und flog verschiedene Bahnen zwischen seinen Monden. Es flog über 100 Mal an Titan vorbei, mit dem Ziel, laut NASA, seine Oberfläche für zukünftige Missionen zu kartieren. Cassini fand heraus, dass Titan der Erde ähnlich ist, aber – weil es so viel weiter von der Sonne entfernt ist, in einem kälteren Teil des Sonnensystems – hat Titan wichtige Unterschiede. Es hat kalte Flüsse, Seen und Regen aus flüssigem Methan und Ethan, die beide in gasförmiger Form auf der Erde vorkommen. Die NASA sagte, dass die dunstige Atmosphäre des Mondes auch Höhlen oder eisige Vulkane verbergen könnte, die anstelle von Magma Ammoniak oder Wasser spucken. Agha erklärt imNASA-Erklärungwarum Gestaltwandler-Roboter dort so nützlich wären:

Wir haben nur sehr begrenzte Informationen über die Zusammensetzung der Oberfläche. Felsiges Gelände, Methanseen,Kryovulkane– wir haben potenziell all dies, aber wir wissen es nicht genau.

Also haben wir uns überlegt, wie wir ein System entwickeln können, das vielseitig und in der Lage ist, verschiedene Geländearten zu durchqueren, aber auch kompakt genug, um mit einer Rakete zu starten.


Die NASA sagte:

Agha und seine Co-Forscher von Shapeshifter, zu denen auch Forscher der Universitäten Stanford und Cornell gehören, entwickelten das Konzept eines sich selbst zusammenbauenden Roboters, der aus kleineren Robotern namens „Cobots“ besteht bewegen sich unabhängig voneinander, um an Klippen von wissenschaftlichem Interesse entlang zu fliegen. Sie könnten auch Höhlenforschung betreiben und eine Gänseblümchenkette bilden, um den Kontakt mit der Oberfläche aufrechtzuerhalten. Oder sie könnten sich in eine Kugel verwandeln, um auf ebenen Oberflächen zu rollen und Energie zu sparen.

Im Moment ist Shapeshifter halbautonom, aber sein zukünftiges Design wird von Cobots abhängen, die sich automatisch zusammenbauen können, ohne Befehle von der Erde zu benötigen.

Aghas ultimative Vision beinhaltet einen Lander wie den der Europäischen WeltraumorganisationHuygens-Sonde, die auf Titan landete, nachdem sie von der NASA-Raumsonde Cassini per Fallschirm eingesetzt wurde. Dieses „Mutterfahrzeug“, wie Agha es nennt, würde als Energiequelle für die Cobots dienen und die wissenschaftlichen Instrumente tragen, um eine eingehende Probenanalyse durchzuführen. Aber anstatt, wie es bei Landern üblich ist, an Ort und Stelle zu bleiben, wäre dieser tragbar. Der Flug ist auf Titan einfacher, wo die Atmosphäre dicht und die Schwerkraft gering ist. Agha berechnet, dass 10 Cobots einen Lander von der Größe von Huygens (ungefähr 3 Meter breit) leicht anheben und an verschiedene Orte bringen könnten.


Jason Hofgartnerist leitender Wissenschaftler von JPL für Shapeshifter. Er sagte:

Es ist oft der Fall, dass einige der am schwierigsten zu erreichenden Orte die wissenschaftlich interessantesten sind, weil sie vielleicht die jüngsten sind oder sich in einem Gebiet befinden, das vom Orbit nicht gut charakterisiert wurde.

Die bemerkenswerte Vielseitigkeit von Shapeshifter ermöglicht den Zugang zu all diesen wissenschaftlich überzeugenden Orten.

Die nächste Mission zum Titan wird seinLibelle, der erste Drehflügler-Lander der NASA, der 2026 starten soll. Shapeshifter wird nicht an Bord sein. Es ist zu neu und zu unentwickelt. Der nächste Schritt für das Shapeshifter-Team besteht darin, sein Konzept im Jahr 2020 dem Phase-II-Auswahlprozess von NIAC vorzulegen. Danach stehen noch viele weitere Jahre der Entwicklung bevor.

Dennoch ist das Konzept überzeugend. Und Leute wie mein Enkel könnten lange genug da sein, um einige erstaunliche Sonnensystemerkundung mit echten Gestaltwandlern zu sehen.

Eine metallisch aussehende Kugel mit einem Hauch von Roboter-„Mut“; sichtbar durch Netzseiten.

Künstlerisches Konzept des vorgeschlagenen Designs für den zukünftigen Shapeshifter-Roboter, der aus vielen Robotern in einem bestehen würde.

Fazit: Die NASA testet einen 3D-gedruckten Prototyp ungewöhnlicher Miniroboter, die rollen, fliegen, schweben und schwimmen können und sich dann in eine einzige Maschine verwandeln können. Sie werden Gestaltwandler genannt. Das Team stellt sie sich als eine Möglichkeit vor, die Saturnmonde zu erkunden.

Über NASA/JPL-Caltech