Werden wir bald Mondhöhlen erkunden? Autonome Roboter weisen den Weg in die Zukunft
Experten haben drei Roboter vorgestellt, mit denen sie künftig unterirdische Höhlen auf dem Mond oder dem Mars erforschen wollen. Damit rückt eine jahrzehntealte Vision in greifbare Nähe.
Seit Langem schon stellen unterirdische Lavaröhren eine große Hoffnung für die Raumfahrt dar: Auf dem Mond oder dem Mars könnten sie Astronauten vor Strahlung, Temperaturschwankungen und Meteoriteneinschlägen schützen, ganz zu schweigen von den wissenschaftlichen Entdeckungen, die dort möglich wären. Doch die verborgenen Strukturen zu erreichen, ist technisch extrem anspruchsvoll. Aktuell werden sogenannte Skylights als möglicher Eingang diskutiert.
Ein europäisches Forschungsteam, an dem auch das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) beteiligt war, hat nun ein innovatives Missionskonzept vorgestellt. Das Konzept basiert auf dem Zusammenspiel dreier spezialisierter Roboter, die in vier klar definierten Phasen autonom zusammenarbeiten, um ein Skylight zu erforschen. Die Arbeit wurde im Fachjournal Science Robotics veröffentlicht.
Vier Phasen in die Dunkelheit
Die Mission ist in mehrere Schritte unterteilt: Zunächst kartieren die Roboter die Umgebung und das Skylight. Danach wird ein Sensorkubus in die Höhle eingebracht, der erste Daten sammelt. Im dritten Schritt seilt sich ein kleiner Rover kontrolliert ab, bevor er schließlich in der vierten Phase die Lavaröhre detailliert in 3D kartiert.
Die Abfolge soll sicherstellen, dass Risiken frühzeitig erkannt werden und die Systeme ordentlich zusammenarbeiten. „Im Gegensatz zum Einsatz eines einzelnen Rovers bietet der Einsatz eines Teams zusätzliche Redundanz und verbessert die Einsatzmöglichkeiten der Mission“, heißt es in der Publikation.
Praxistest auf Lanzarote
Dass die Idee nicht nur auf dem Papier funktioniert, hat ein Feldversuch im Februar 2023 auf der Vulkaninsel Lanzarote bewiesen, wo das Team die drei Systeme SherpaTT, Coyote III und LUVMI-X in realistischer Umgebung getestet hatte.
Zunächst kartierten die Roboter gemeinsam die Landschaft rund um ein Skylight. Anschließend setzte der kleine LUVMI-X einen Sensorkubus in die Öffnung ab, um erste Messwerte zu sammeln. Mit den Daten konnte der ideale Abseilpunkt bestimmt werden.
Daraufhin übernahm der größere SherpaTT die Rolle des Ankers und ließ den wendigen Coyote III kontrolliert in die Tiefe hinab. Unten angekommen, trennte sich Coyote III vom Seilsystem, bewegte sich eigenständig durch das schwierige Terrain und erstellte ein genaues 3D-Modell von der Höhle.
Solche Konzepte gehen weiter als die Grundlagenforschung: Bereits seit den 1960er-Jahren stehen Lavaröhren auf der Liste potenzieller Standorte für extraterrestrische Basen. Aus der Umlaufbahn wurden sowohl auf dem Mond als auch auf dem Mars zahlreiche Einsturzöffnungen gefunden. Doch eine direkte Erkundung blieb bislang aus, weil sie zu gefährlich und komplex für Menschen wären.
Autonome Robotik könnte daher die Lösung sein. Ein Problem gibt es jedoch, denn zwar lassen sich Rover von der Erde aus steuern, doch in Höhlen oder unter der Oberfläche stoßen Kommunikationssignale schnell an ihre Grenzen. Daher ist noch mehr Autonomie unabdingbar.
Die Vorteile eines Roboterschwarms aus unterschiedlichen Typen liegen auf der Hand: Die Fähigkeiten ergänzen sich, Lasten können verteilt werden, und die Mission könnte auch bei Ausfällen einzelner Systeme weitergehen.
Die Tests auf Lanzarote zeigten zudem, dass die Roboter neben dem Sammeln kartografischer Daten auch in Echtzeit auf Herausforderungen reagieren können, was auf fremden Himmelskörpern entscheidend sein kann.
Meilenstein für die Erkundung
Mit dem erfolgreichen Demonstrationslauf ist der Weg zur Mondmission bereitet. Die Verbindung von autonomen Navigationsfähigkeiten mit flexibler Zusammenarbeit und moderner Kartierungstechnologie stellt jedenfalls einen wichtigen Fortschritt dar.
Ein abgestimmtes Team aus Robotern wäre generell in der Lage, unter extremen Bedingungen verlässliche Daten zu gewinnen, denken die Wissenschaftler. Damit liefert das Projekt wertvolle erste Erfahrungen für die Raumfahrt und den Einsatz auf der Erde, etwa bei der Erkundung gefährlicher Vulkangebiete.
Unterirdische Lavaröhren als Zufluchtsorte für die nächste Generation von Forschern und Astronauten – mit Robotern wie SherpaTT, Coyote III und LUVMI-X könnten wir der Vision deutlich näher sein, als bisher angenommen.
Quellenhinweis:
Domínguez, R., et al. (2025): Cooperative robotic exploration of a planetary skylight surface and lava cave. Science Robotics. 10, eadj9699.