Roboter sollen die Pole erkunden

Die Pole gelten nicht gerade als die lauschigsten Plätze auf diesem Planeten. Die Höchsttemperaturen liegen deutlich unter dem Gefrierpunkt. Winde pfeifen mit Geschwindigkeiten von teilweise mehreren hundert Kilometern über das Eis, das ständig in Bewegung und deshalb von tückischen Spalten und hohen Barrieren durchzogen ist.

Snomote: das robotische Schneemobil für das ewige Eis (Quelle: Georgia Tech)

Dennoch interessieren sich Wissenschaftler sehr für diese Regionen und sammeln eifrig Daten, um aufzuklären, weshalb und wie stark die Eiskappen der Erde schmelzen. Einen Teil der Daten zumindest können Satelliten liefern. Doch das reich nicht aus. Damit sich die Klimaforscher nicht selbst den Gefahren der Eiswüsten aussetzen müssen, haben Wissenschaftler am Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) zusammen mit Kollegen von der Universität des US-Bundesstaates Pennsylvania (Penn State) autonom agierende Roboter entwickelt, die auf dem Eis ausschwärmen und Datensammlung übernehmen sollen.

Projektleiterin Ayanna Howard mit Snomote (Quelle: Georgia Tech) "Um mit Sicherheit sagen zu können, wie der Klimawandel das Eis beeinflusst, brauchen Wissenschaftler exakte Daten, um ihre Klimamodelle überprüfen zu können", sagt Ayanna Howard von der Georgia Tech. "Unser Ziel war es deshalb, Aufklärungsfahrzeuge zu bauen, die mehr genaue Daten sammeln können, um den Wissenschaftlern zu helfen, bessere Klimamodelle aufzustellen."

Die Snomotes genannten Roboter basieren auf einem Spielzeug, genauer auf einem etwa einen halben Meter langen Schneemobil für Kinder, das das Team um Projektleiterin Howard mit weiterer Technik ausgerüstet hat. Dazu gehören ein selbstlernender Computer, eine Kamera und Sensoren für die Steuerung des Gefährtes. Herausgekommen ist letztendlich ein robuster und vor allem relativ günstiger Forschungsroboter, dessen Verlust durchaus zu verschmerzen wäre.

Bei der Entwicklung unterstützte sie das Team des Geografen Derrick Lampkin, der an der Penn State die Auswirkungen des Klimawandels auf die Pole erforscht. Lampkin und seine Kollegen steuern die Sensoren und wissenschaftlichen Geräte bei, mit denen die robotischen Schneemobile bestückt werden sollen.

Ein großes Problem stellte für die Entwickler die Navigation im Eis dar. Auf fremden Planeten wie dem Mars können sich die Roboter an Wegmarken wie Steinen oder Farbtupfern orientieren. In den Eiswüsten verschwinden solche Markierungen jedoch unter einer weißen Decke. Ein anderes System für die Orientierung musste also her. Schließlich fand einer von Howards Studenten heraus, dass die charakteristischen Muster die Schneeverwehungen bilden, als Markierungen dienen können, anhand derer die Roboter feststellen können, in welche Richtung sie fahren, welche Entfernung sie zurückgelegt haben und wie schnell sie sind.

Snomote: Bessere Klimamodelle (Quelle: Georgia Tech) Während einer Mission im Eis sollen die Snomotes selbstständig und ohne menschliche Fernsteuerung agieren können. Die Wissenschaftler legen vor dem Start lediglich fest, in welchem Gebiet die Roboter sich bewegen und welche Daten sie sammeln sollen. Dann schicken sie die Snomotes in einer größeren Gruppe auf die Reise. Alles Weitere machen die intelligenten Roboter selbst.

Dazu müssen diese ständig miteinander kommunizieren, etwa um auszuhandeln, welcher Roboter wo eingesetzt wird. Solche Entscheidungen werden von einer Art Auktionssystem getroffen, das Howards Team eigens entwickelt hat. Anhand von Faktoren, wie welche Ausrüstung ein Roboter an Bord hat, ob diese funktionsfähig ist oder wie nahe der Roboter dem Zielort ist, werden dann die Aufgaben verteilt.

In Kürze wollen Howard und ihr Team drei Prototypen unter eisigen Bedingungen in Alaska testen. Verlaufen diese Tests erfolgreich, will sich Howard an den Bau der Roboter für den Pol machen. Diese sollen aus einem Material bestehen, das durch die Kälte nicht brüchig wird, und größer als die Prototypen werden - unter anderem um Platz für eine Heizung zu schaffen, die sicherstellt, dass die Elektronik auch unter den polaren Bedingungen zuverlässig arbeitet.