Der NASA-Polarrover GROVER besteht seinen ersten Test in Grönland

Der neue NASA-Polarrover demonstrierte kürzlich in Grönland, dass er vollkommen autonom in einer der rausten Umgebungen auf der Erde operieren könnte, indem er Windböen von 50 Kilometern pro Stunde und Temperaturen bis zu Minus 30 Grad Celsius standhielt. Der als GROVER bezeichnete Roboter wurde in den Sommern 2010 und 2011 von Studententeams entwickelt, die an einem Bootcamp für Ingenieure am Goddard Space Flight Center teilnahmen. GROVER steht sowohl für Greenland Rover als auch für Goddard Remotely Operated Vehicle for Exploration and Research. Der Rover wurde konstruiert, um ein Bodenradar zur Analyse von Schnee und Eis zu tragen und später zur Boise State University transportiert, wo die Feineinstellungen vorgenommen wurden.

Obwohl Forscher GROVER auf einem Strand in Maryland und im Schnee in Idaho getestet hatten, waren die Tests vom 6. Mai bis zum 8. Juni in Summit Camp, dem höchsten Punkt Grönlands, die erste Polarerfahrung des Rovers. Eines der Hauptziele war zu beweisen, dass der Roboter Befehle ausführen konnte, die aus großer Entfernung über eine Iridium Satellitenverbindung geschickt wurden – eine Vorgabe, die GROVER erfüllte. „Dann sahen wir ihn, wie er sich zu den Orten bewegte, die unser Professor in Boise eingegeben hatte und wir wussten, dass sich all unsere harte Arbeit ausgezahlt hatte“, sagte Gabriel Trisca, ein Student an der Boise State University, der seit Beginn des GROVER-Projekts daran beteiligt ist. „GROVER hat sich zu einer vollkommen autonomen, GPS-gesteuerten und satellitengestützten Plattform für wissenschaftliche Forschung entwickelt.“ Trisca begleitete den Roboter nach Grönland.

Während der fünf Wochen, die er auf dem Eis verbrachte, sammelte und speicherte GROVER Radardaten einer 29 Kilometer langen Strecke. Im Rahmen der Tests war der Rover auch in der Lage, Informationen über den Zustand seiner Bordsysteme in Echtzeit zu übertragen. Die durch Sonnenenergie aufgeladenen Batterien des Rovers erlaubten ihm, bis zu zwölf Stunden zu funktionieren, bevor er sich neu aufladen musste.

„Wenn man an den Polen auf dem Eis arbeitet, ist es kalt und ermüdend, es ist teuer und es gibt eine Grenze dafür, wie viel Bodenfläche man mit Schneemobilen erfassen kann“, sagte Lora Koenig, eine Glaziologin des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland). „Es wäre großartig, wenn unabhängige, automatische Plattformen einen Teil dieser Arbeit übernehmen könnten – insbesondere den Teil, wo starke Winde und Schnee versuchen, deine Haut erfrieren zu lassen.“

Kurze Video-Dokumentation über die Tests des GROVER-Teams in Grönland. (NASA / Goddard Space Flight Center)

Die Forscher hatten ursprünglich erwartet, dass der etwa 360 Kilogramm schwere Roboter rund um die Uhr arbeiten und eine größere Fläche erfassen sollte, aber die extremen Bedingungen strapazierten GROVERs Elektronik, den Batterieverbrauch und die Mobilität. „Das passiert sehr häufig, wen man ein Instrument zum ersten Mal in eine Umgebung wie Grönland bringt“, sagte Hans-Peter Marshall, ein Geowissenschaftler der Boise State University und wissenschaftlicher Berater des Projekts. „Es ist immer anspruchsvoller, als man erwartet hatte: Batterien laden sich nicht so schnell wieder auf und halten nicht so lange, außerdem benötigen Computer und die Instrumente eine längere Zeit zum Hochfahren.“

Eine weitere Herausforderung war das unebene, eisige Gelände. Die Forscher mussten sich wiederholt mit der Geschwindigkeit des Rovers und der Kraftübertragung auf jeden seiner beiden autonomen Kettenantriebe beschäftigen, so dass er nicht im Schnee steckenblieb. GROVERs Radar emittiert ein Signal, das von den verschiedenen Schichten des Eisschildes zurückprallt. Damit können die Forscher untersuchen, wie sich Schnee und Eis in Grönland ablagern. Das Team wollte überprüfen, ob der Roboter eine Schicht in dem Eisschild sehen kann, die sich nach einem extremen Schmelzereignis im Sommer 2012 bildete. Marshall sagte, eine erste Analyse der Radardaten von GROVER habe gezeigt, dass sie ausreichten, um die Schmelzschicht zu registrieren und möglicherweise ihre Dicke abzuschätzen.

Weil die Radardaten derzeit auf dem Rover gespeichert sind und später abgerufen werden, will das GROVER-Team auf eine Verbindung zu einem geostationären Satelliten wechseln, die dem Roboter erlauben wird, große Datenvolumina in Echtzeit zu übertragen. Andere mögliche Veränderungen umfassen das Ersetzen von Komponenten, die in der Kälte schwer zu handhaben sind (wie Schalter und Kabel) und das Zusammenschließen der beiden Bordcomputer, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Auch die Verwendung von Windgeneratoren, um mehr Energie zu erzeugen, oder das Hinzufügen eines Schlittens mit zusätzlichen Solarzellen werden in Betracht gezogen.

GROVERs Test in Grönland fiel mit einem Feldtest eines kleineren, nicht autonomen und schnelleren Roboters namens CoolRobot zusammen, der vom Dartmouth College konstruiert wurde. Marshall sagte, dass er die verschiedenen Forschungsteams, die derzeit Polarrover entwickeln, in Zukunft gerne zusammenarbeiten sehen möchte, um eine Basis für automatische Plattformen zu erschaffen, aus der sich Glaziologen für ihre Forschungen bedienen können.

„Eine Sache, die ich mir vorstellen kann, ist einen großen Roboter wie GROVER zu haben, von dem aus mehrere kleinere Roboter ausschwärmen können, um die von GROVER erfasste Fläche zu vergrößern“, sagte Marshall. „Wir denken auch darüber nach, kleinere Plattformen zum Wiederaufladen zu einer größeren zurückzubringen. Eine Armee von Polarrobotern – das wäre klasse“, sagte Koenig.

Quelle: http://www.nasa.gov/content/nasa-s-polar-robotic-ranger-passes-first-greenland-test/

(THK)