Die aktuelle Mars-Mission Mars Science Laboratory (MSL) und ihr Curiosity-Rover treten ein großes Erbe an, die Vorgänger-Mission um die Rover Opportunity und Spirit hat sämtliche Erwartungen übertroffen und ihre geplante Missionszeit pulverisiert.

Das ist besonders aufgrund der widrigen Umstände von Marsmissionen imposant. Eine der großen Schwierigkeit der Mars-Missionen ist die große Entfernung zwischen Kontrollzentrum und den Robotern, die eine Verzögerung der Kommunikation von mehreren Minuten bedingt. Die Roboter müssen daher über einen hohen Grad an Autonomie verfügen, um über eine gewisse Zeitspanne den grob vorgegebenen Zielen selbstständig folgen zu können; und das in einer in großen Teilen noch unbekannten und unwirtlichen Umgebung. Die Leistung der Rover ist also kaum hoch genug einzuschätzen.

Eines der spannendsten und anforderndsten Teile der jetzt (an)laufenden Mission dürften allerdings bereits die ersten Minuten nach Eintritt sein:

Wie Ingenieur Adam Stelzner zu Anfang des Videos zurecht sagt: Die Pläne zur Landung des Rovers sehen absolut verrückt aus. Curiosity’s Seven Minutes of Terror (Curiosity’s schreckliche sieben Minuten) nennen die Ingenieure die Tatsache, dass die Landung sieben Minuten dauert, die Information darüber allerdings erst vierzehn Minuten auf der Erde eintrifft. Wenn das Kontrollzentrum das Signal über Eintritt in die Atmosphäre erhält, ist der Rover also entweder bereits heile auf dem Mars gelandet, oder schon seit sieben Minuten auf dem Mars zerschellt. Die komplizierte Landung wird notwendig aufgrund der Größe des neuen Rovers (siehe Größenvergleich rechts).

Es wird also spannend, morgen früh ab ca. 7 Uhr mittel­euro­pä­ischer Zeit. Nicht nur wegen der be­son­ders kom­pli­zier­ten Lan­dung, die Erfolgs­bilanz der bis­herigen Mars­mis­sio­nen ist mit nur 15 ge­glück­ten von 39 Mars­missio­nen ohnehin nicht so gut. ¹

Gut verfolgen lässt sich der Missions­verlauf einer­seits über die of­fiziel­len Seiten wie zum Bei­spiel die zur Mission Mars Science Laboratory der NASA. Aber auch die deutsch­spra­chi­ge Wiki­pedia hat einen tollen Artikel mit fan­tasti­schen Bil­dern und Illustra­tionen und das Jet Propulsion Laboratory der NASA teilt schon seit Tagen faszinierende Informationen, Bilder und Videos bei Facebook in Vorbereitung des Finals.

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Spirit hatte sich bereits im April 2009 im Sand so sehr festgefahrenen, dass er sich nicht mehr heraus­fahren ließ. Unter der Kam­pagne Free Spirit ver­such­te das Jet Pro­pulsion La­bo­ra­tory (JPL) der NASA, der Be­trei­ber der Mars-Rover, öf­fent­lich­keits­wirk­sam den Mars-Rover wie­der los­zu­fah­ren. In Laboren auf der Erde wurde eine exakte Kopie der Stelle nach­ge­baut, an der Spirit fest­steht und mit einem Roboter-Double zahl­reiche Ma­nö­ver nach­ge­stellt. Als dies auch bis Anfang 2010 keine Früchte trug be­schloss man, den Rover fortan an sta­tio­näre For­schungs­ba­sis zu ver­wen­den. Dazu mus­ste man ihn im fest­ge­fah­re­nen Sand noch derart bewegen, dass die Son­nen­segel mög­lichst gut zur Sonne stehen, damit der Rover im damals kom­men­den marsianischen Win­ter genug Ener­gie behielt, um die empfind­liche Elek­tro­nik zu hei­zen.

Leider waren auch diese Versuche nicht er­folg­reich. Wie die Status­mel­dun­gen im Mis­sions­log­buch der NASA zeigen, blieben jeg­liche Kontakt­ver­suche über die letz­ten Mo­na­te er­folg­los: Spirit Remains Silent at Troy.

Trotz des Mis­sions­en­des kann man die Lei­stung der NASA-In­genieure nicht hoch genug schät­zen. Erstens, da das Ge­schwis­ter­ge­fährt Opportunity weiter munter unter­wegs ist, Daten sam­melt und erst anfang diesen Monats, am 1. Juni, den wich­ti­gen Mei­len­stein von 30 ge­fah­re­nen Kilo­me­tern ein­ge­ris­sen hat. Und zwei­tens auf­grund der un­glaub­lichen Leistung, einen Ro­bo­ter in einer realen Um­ge­bung, außer­halb von Laboren und in diesem Fall sogar noch in einem weit­gehend neuen und un­er­forsch­ten Umgebung, über sechs Jahre semi-autonom zu betreiben.

Wer selbst mit Robotern ar­bei­tet weiß, dass es selbst unter Labor­be­dingun­gen un­end­lich müh­sam ist, eine kleine Demonstration des Roboters über wenige Minu­ten robust, stabil und re­pro­du­zier­bar lau­fen zu las­sen. Im Fal­le des Mars-Rovers ist die­se Auf­gabe in meh­re­re Größen­ord­nun­gen schwie­ri­ger:

• Die angepeilte Zeitspanne von 90 Tagen Laufzeit ist un­ge­heuer lang. Die tat­säch­liche Lauf­zeit von sechs Jahren (und wer weiß, wie lange Oppor­tu­nity noch durch­hält) ist un­glaub­lich.
• Der Roboter bewegt sich in der echten Welt, nicht unter Labor­bedingungen. Das bedeutet widrige, un­be­kan­nte und sich ver­än­dern­de Be­din­gun­gen. Hin­der­nis­se, die um­fahren werden müssen, neue Situatio­nen, auf die neu ein­ge­gan­gen werden muss, usw.
• Nicht nur die un­bekan­nten, selbst die gut bekan­nten Be­din­gun­gen des Mars sind widrig genug, um einem Robotiker die Schweiß­per­len auf die Stirn zu trei­ben:
  Extrem schwan­ken­de Tem­pe­ra­tu­ren, Sand­stürme, herum­lie­gen­de Fels­brocken, wech­seln­de Boden­beschaf­fen­heit und wechseln­des Ter­rain.
• usw. …

Insgesamt haben JPL und die NASA mit dieser Mis­sion gezeigt, warum sie nach wie vor Welt­spitze in der Raum­fahrt sind und dass sie durchaus mit den Millar­den Forschungs­gel­dern etwas an­zu­fan­gen wis­sen.

Bye, bye, Spirit!

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Im Januar begann das Jahr mit einem großen Wurf der californischen Robotikschmiede Willow Garage, die die Version 1.0 ihres Open-Source-Betriebssystems für Roboter ROS veröffentlichte. ROS ist mittlerweile in der Robotik-Szene voll angekommen und viele Institute machen sich mittlerweile die Tatsache zunutze, dass sie mit ROS ein offenes System mit einer Vielzahl gut gewarteter State-of-the-Art -Standardkomponenten erhalten und sich mehr auf die Integration, sondern vielmehr auf konkrete Forschungsfragen konzentrieren können. Im gleichen Monat beschloss das Jet Propulsion Laboratory der NASA, dass der Mars-Rover Spirit erst einmal nicht weiterkommt und deshalb winterfest gemacht werden soll.

Im Februar hat mich vor allem eine realistische Hand-Prothese namens BeBionic beeindruckt, die in Videos fast menschlich aussieht. Im März habe ich meine Stelle am CoR-Lab angetreten und im April zeigte Willow Garage mit dem Wäsche-faltenen Roboter ein ersten von mehreren Videos, in denen Roboter PR2 in mal mehr und mal weniger sinnvollen Anwendungen zu sehen ist. Im Mai traute die Roboter-Lady iFairy ein japanisches Paar und im Juni haben sich auf der spannenden Automatica-Messe neben der Industrie auch die Robotik-Institute dieses Landes vorgestellt.

Im Juli hatte ich das Vergnügen, auf der Summerschool über mehrere Tage den iCub live und aktiv kennenzulernen, dessen neue Beine ich später auch noch vorgestellt habe.

Der August zeigte uns den unheimlichen Telenoid R1 und im November und Dezember hat zum Jahresende die Ingenieurskunst noch einmal gezeigt, was sich mit cleveren Ideen bauen lässt: sowohl der Universal Jamming Gripper mit Kaffeepulver als auch der zu Recht mit dem Zukunftspreis ausgezeichnete Rüssel von Festo bestachen durch ihr einfaches aber brillantes Konzept. (Hört sich irgendwie nach einem Satz aus einem Prospekt an, ist aber ernst gemeint) Und über das, was Microsoft Kinect seit Dezember mit der Robotiklandschaft anstellt, werde ich hofffentlich auch bald schreiben. Der Blogeintrag fliegt hier schon halb geschrieben herum, bis ich damit fertig bin, müssen aber ein paar Videos ausreichen, die ich hier immer mal wieder einstelle.

Insgesamt haben wir in 2010 eine Robotik-Landschaft gesehen, die immernoch viel experimentiert und zum Teil verrückten, neuen Ideen nachgeht. Gleichzeitig lässt sich aber auch beobachten, dass die Robotik auch abseits der typischen Industrierobotik beginnt, ernsthafte Lösungen für Probleme zu präsentieren, die bisher nicht lösbar waren und zum Teil nicht einmal ernsthaft lösbar schienen. Einige Themen und Blogbeiträge sind 2010 bei mir leider aus Zeitmangel unbeschrieben liegengeblieben. Aber es kommen immer weiter neue Themen und 2011 geht es sicher ebenso spannend weiter wie 2010 aufgehört hat.

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Hinweise zu lesenswerten Artikeln nehme ich jederzeit gerne entgegen an botzeit@ohmpage.org

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„Spirit is not dead; it has just entered another phase of its long life,“
said Doug McCuistion, director of the Mars Exploration Program at NASA Headquarters in Washington. „We told the world last year that attempts to set the beloved robot free may not be successful. It looks like Spirit’s current location on Mars will be its final resting place.“ – JPL

Man wird noch einige Manöver ausprobieren, die man in den letzten Monaten in einer extra dafür konstruierten Sandkiste in NASAs Jet Propulsion Laboratory mit einem Doppelgänger von Spirit ersonnen und ausprobiert hatte. Da aber eines der Räder bereits über keinen Antrieb mehr verfügt, schwinden die Chancen, Spirit bis zum im Mai anbrechenden marsianischen Winter freizufahren.

So wie es aktuell aussieht, wird der Mars-Rover also bis zum Ende seiner Tage an dem Ort bleiben, an dem er sich im April 2009 festgefahren hatte. Die Untersuchungen sollen aber auch an diesem Ort weitergehen, wenn es der Rover durch Winter und Frühling schafft. Auch an Ort und Stelle können weitere Dinge untersucht werden. Schließlich weiß man schon jetzt mehr über die Rutschfestigkeit des Marsbodens als man es ohne diese Notlage jemals herausgefunden hätte. Der Rover wird wohl also in Zukunft unfreiwillig die erste Mars-Bodenstation werden.

Der Fokus liegt nun mehr und mehr darauf, den Rover in eine Lage zu bringen, die die Solarzellen in einen geeigneten Winkel stellt, damit er den Winter über genug Energie hält.

„Every bit of energy produced by Spirit’s solar arrays will go into keeping the rover’s critical electronics warm, either by having the electronics on or by turning on essential heaters.“ – JPL

Spirits Bruder/Schwester Opportunity übrigens ist weiterhin mobil und erkundet zur Zeit einen Krater auf dem Mars. Die beiden Rover sind seit dem Januar 2004 auf dem Mars und haben beide für sich alle Erwartungen weit übertroffen und mit ihren sechs Jahren Einsatz bereits jetzt das ursprünglich geplante Ziel, eine 90-tägige Mission, pulverisiert.

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