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Androiden auf der ISS

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Vor 6 Jahren zeigte Professor David Miller vom MIT seinen Studenten den Film Star Wars an ihrem ersten Unterrichtstag. Es gibt dort eine Szene in die Miller besonders verliebt ist, die als Luke Skywalker mit dem schwebenden Kampfdroiden trainiert. Miller stand auf und sagte: "Ich möchte, dass Sie mir so einen bauen."

Also taten sie es. Mit Unterstützung des Verteidigungsministeriums und der NASA bauten Miller´s Studenten 5 funktionierende Androiden. Und jetzt befindet sich einer von ihnen an Bord der Internationalen Raumstation (ISS).

"Er sieht nur aus wie ein Kampfdroide," lacht Miller. Es ist eigentlich ein winziger Satellit -- der erste von drei, welche die NASA plant zur ISS zu schicken. Zusammen werden sie durch die Flure der Raumstation gleiten und lernen in Formation zu fliegen.

Winzige Satelliten sind eine angesagte neue Idee in der Weltraumforschung: Anstatt einen großen zu starten um einen Job zu erledigen, warum nicht viele kleine? Sie können die Erde hintereinander umkreisen, wobei jeder seinen eigenen, kleinen Teil der gesamten Mission erledigt. Wenn eine Sonneneruption einen Satelliten beschädigt -- kein Problem. Der Rest kann aufschließen und weitermachen. Die Transportkosten sind ebenfalls geringer, weil kleine Satelliten per Anhalter mit größeren Ladungen reisen können und so fast umsonst in den Weltraum kommen.

Aber es gibt ein Problem: Fliegen in Formation ist schwieriger als es sich anhört. Fragen Sie eine Menschenmenge sich in einer Linie aufzustellen, werden sie in der Lage sein dies recht einfach zu bewerkstelligen. Einen Gruppe von kreisenden Satelliten dazu zu bringen, so hat es sich herausgestellt, ist sehr schwierig.

"Nehmen Sie an, Sie hätten einen Haufen Satelliten in der Umlaufbahn," sagt Miller, "und ein oder zwei davon verlieren ihre Position." Vielleicht hat eine Sonneneruption ihre Navigationscomputer gestört oder eine Antriebsrakete funktionierte nicht wie geplant. Der gesamte Haufen gerät aus dem Gleichgewicht. Die Korrektur des Problems benötigt einen komplexen Satz von 3-Dimensionalen Anpassungen, der alle Satelliten, des Haufens, koordiniert -- vielleicht dutzende oder hunderte von ihnen. "Wir müssen dies in Einzelschritte herunterbrechen, in konkrete Instruktionen, die ein Computer versteht," sagt Miller.

Und dies bringt uns zurück zur ISS:

Miller´s Herausforderung an seine Klasse im Sommer 1999 war es, einen kleinen, etwa runden Roboter zu entwickeln, der an Bord der ISS gleiten kann und mit Hilfe von Raketen manövriert, die komprimiertes CO2 nutzen. Das Projekt, genannt SPHERES (Synchronized Position Hold Engage Re-orient Experimental Satellite), würde als Testumgebung dienen die experimentelle Software auszuprobieren, mit der Haufen von Satelliten kontrolliert werden. Die Kugeln bieten eine generische Plattform, bestehend aus Sensoren, Schubdüsen, Kommunikations- und Mikroprozessoren; Wissenschaftler die an neuer Software arbeiten, können diese Software auf die neue Plattform hochladen und sehen wie sie funktioniert. Es ist ein schneller und relativ günstiger Weg neue Theorien im Softwaredesign zu testen.

Mögliche Anwendungen beinhalten NASA´s Rückkehr zum Mond (Vision for Space Exploration). Eine Möglichkeit ein Raumschiff zu bauen ist, es Stück für Stück in der Erdumlaufbahn zusammenzusetzen. "Software, die geschrieben wurde um kleine Satelliten zu kontrollieren, könnte ebenso gut dazu genutzt werden die Teile eines Raumschiffs zusammenzubauen," sagt Miller.

Der erste SPHERE kam, verstaut in einem Versorgungsschiff, im April auf der ISS an. (Erinnern Sie sich daran, dass kleine Satelliten gute Anhalter sind.) Schließlich werden noch zwei weitere SPHERES dazukommen, einer später in diesem Jahr, wenn das Space Shuttle Discovery (STS-121) zur ISS zurückkehrt, und ein weiterer wird mit einer zukünftigen Shuttle Mission in den Orbit gebracht.

Wie unterscheiden die Astronauten die drei SPHERES? "Sie sind farbkodiert," erklärt Miller. Der derzeit an Bord befindliche ist rot; der zweite wird blau sein und der dritte gelb.

"Rot" ist schon beschäftigt. "Wir haben ihn eine Reihe von Manövern fliegen lassen -- Loopings und Wenden zum Beispiel. Und wir testeten, die Fähigkeiten des Roboters Probleme zu lösen." Die Astronauten versuchten Rot auszutricksen, indem sie einen seiner Antriebe ausfallen ließen. Der Roboter diagnostizierte den Ausfall, schaltete den Antrieb ab und kehrte zur seiner Basis zurück.

"Nicht schlecht für einen kleinen Androiden," sagt Miller. "Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was drei von ihnen in der Lage sind zu tun."

Quelle: Science@NASA

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