Roboter für die Raumfahrzeugmontage fernab der Erde
Die Erforschung des Weltraums ist seit jeher dadurch begrenzt, dass die Montage und der Start von Raumfahrzeugen in die Umlaufbahn an die Erde gebunden sind. Aber was wäre, wenn diese Grenze überwunden und die Montage direkt im Weltraum stattfinden könnte? ISAM(öffnet in neuem Fenster), ein bahnbrechendes Konzept, das die Montage und Instandhaltung von Raumfahrzeugen in der Umlaufbahn ermöglicht, stellt ebendies in Aussicht. Das EU-finanzierte Projekt EU-RISE(öffnet in neuem Fenster) hat sich das Ziel gesetzt, diese Vision Realität werden zu lassen, und soll hierzu die technischen und strategischen Herausforderungen angehen. Bevor sich EU-RISE der wesentlichen Robotertechnik zuwandte, ging das Projekt einen Schritt zurück, um sich ein klares Gesamtbild zu verschaffen – unter Berücksichtigung der Zukunft des ISAM und Abwägung der bestehenden Möglichkeiten und eventuellen Hindernisse. Durch eine detaillierte Marktanalyse und Konsultationen mit Fachleuten aus dem Sektor wurden im Zuge des Projekts zwei mögliche Zukunftsszenarien ermittelt. „Das kurzfristige Szenario sieht die Rückkehr von Raumfahrzeugen zur Erde vor, während das langfristige Szenario auf modulare Systeme in der Umlaufbahn ausgerichtet ist“, erklärt Projektkoordinator Dr.-Ing. Marko Jankovic. „Die Szenarien, die beide auf autonome Robotersysteme für die Montage und Instandhaltung setzen, liefern einen Fahrplan, der sicherstellt, dass jede technologische Entwicklung auf reale Anforderungen zugeschnitten ist.“
Die Werkzeuge entwickeln
Mit diesem klaren Verständnis des Marktes konzentrierte sich EU-RISE auf die Entwicklung der erforderlichen Werkzeuge, um ISAM den Weg zu ebnen. Bestehende Technologien wie der vielseitige Roboterarm „Versatile In-Space and Planetary Arm“ (VISPA) und die robotische Standard-Schnittstelle „Standard Interface for Robotic Manipulation“(öffnet in neuem Fenster) (SIROM), die sich seit 2016 in der Entwicklung befinden, wie auch der Steuerungsrahmen des Robotersystems und die Bodenkonsole wurden weiter verfeinert. Neue Innovationen wie etwa ein System, das eine SIROM-Schnittstelle für den Werkzeugwechsel und das Mehrzweckwerkzeug verwendet, ermöglichten eine flexible Anpassung von Robotern an verschiedene Aufgaben. Ein System für die Aufhebung der Schwerkraft, das die Schwerelosigkeit des Weltraums simuliert, gewährleistete die Erprobung dieser Technologien auf der Erde in einer kontrollierten Umgebung.
Konzeptnachweis
Im Rahmen von EU-RISE wurden alle Technologien in einem Hardware-in-the-Loop-Demonstrator zusammengeführt, der reale Einsatzbedingungen nachbildet. „Die bahnbrechenden Ergebnisse bewiesen, dass das Robotersystem komplexe ISAM-Operationen ausführen kann. Die Roboter montierten erfolgreich ein Antennenarray und einen Ausleger. Das System wurde zudem für eine mögliche Satellitenbetankung getestet“, so Jankovic. In der Erkenntnis, dass Innovation nicht isoliert stattfindet, entwickelte EU-RISE eine offene Strategie, um die Zusammenarbeit in der Raumfahrtindustrie zu fördern. Durch die Schaffung eines Rahmens für die Lizenzierung, das Kostenmanagement und bestmögliche Verfahren erhalten Forscherinnen und Forscher, kleinere Unternehmen und große Konzerne eine Blaupause für die kooperative Förderung des ISAM-Konzepts an die Hand.
Ein neues europäisches Weltraumzeitalter
Die Projektfortschritte ebnen den Weg für eine nachhaltigere Weltraumindustrie. Modulare Systeme können repariert, aufgerüstet und wiederverwendet werden, so dass weniger Abfall anfällt und Weltraumschrott minimiert wird. „Die Projektergebnisse sind von entscheidender Bedeutung, da sie einen Übergang von Einzweck-Raumfahrzeugen zu modularen Anlagen, die im Weltraum robotergestützt instand gehalten, hergestellt und montiert werden können, widerspiegeln. Dies stärkt die Fähigkeit Europas, wettbewerbsfähige orbitale Instandhaltungsdienste für bestehende Satelliten und ISAM für neue Anlagen anzubieten, und verleiht Europa eine führende Rolle in der globalen Weltraumindustrie“, betont Jankovic. Die erfolgreichen Technologien werden weiterentwickelt und für Betriebs- und Instandhaltungstätigkeiten im Weltraum von kommenden europäischen Pilotmissionen eingesetzt. Diese Maßnahmen unterstützen Europas Strategie für die Weltrauminfrastruktur und tragen zum Aufbau einer neuen Weltraumwirtschaft, zum Schutz von Weltraumressourcen und zu einem unabhängigen Weltraumzugang Europas bei.
