GMV schließt das Planetenerkundungsprojekt FASTNAV erfolgreich ab

Das multinationale Technologieunternehmen GMV  hat das Planetenerkundungsprojekt FASTNAV(Multi-range Navigation for Fast Moon Rovers) erfolgreich abgeschlossen. Ziel dieses Projekts war die Entwicklung, Reifung und Demonstration einer Navigationslösung für Rover, die in der Lage sind, eine Geschwindigkeit von 1m/s zu erreichen - eine Geschwindigkeit, die noch nie zuvor von einem autonomen Rover auf der Oberfläche eines fernen Planeten bewältigt wurde. Das von GMV geleitete Projekt wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen des Allgemeinen Technologieförderprogramms (SGSTP) finanziert und von der Weltraumorganisation des Vereinigten Königreichs (UKSA) unterstützt.

Angesichts des wiedererwachten Interesses an der Erforschung des Mondes gehört die Vorbereitung künftiger Technologien, die neue Rover, Landemodule und Menschen wieder auf den Mond begleiten können, für die Raumfahrtindustrie zu den wichtigsten Prioritäten. In diesem Zusammenhang werden schnelle Mondrover, die in der Lage sind, an einem einzigen Mondtag (etwa 14 Erdtage) große Entfernungen (mehr als 20 km) zurückzulegen, als nächster großer Durchbruch angesehen. Dazu müssen sie mit ausgefeilten On-Board-Navigationsfunktionen ausgestattet sein, die ihnen unter anderem ermöglichen, während der Fahrt wahrgenommene Hindernisse zu umfahren.

Mit FASTNAV ist es GMV gelungen, die Durchschnittsgeschwindigkeit des Rovers zu erhöhen und ein neues Paradigma des kontinuierlichen Fahrens vorzuschlagen, bei dem Stopps während der Fahrten vermieden werden. Dadurch wird sich die Geschwindigkeit von derzeit 0,13 m/s auf 1 m/s verbessern, eine Geschwindigkeit, die noch nie zuvor von einem autonomen Rover auf der Oberfläche eines Planeten erreicht wurde. 

Neben der Verbesserung der wissenschaftlichen Leistung und Produktivität bei Weltraumforschungsmissionen kann diese Entwicklung auch zur Verwendung in komplexen und kritischen terrestrischen Umgebungen wie bei Rettungseinsätzen im Bergbau oder zur Nuklear- und Infrastrukturüberwachung angepasst werden. Zu diesem Zweck hat GMV ein Führungs-, Navigations- und Kontrollsystem (GNC) eingesetzt , das auf einem in den Rover integrierten visuellen Navigationssystem basiert. Die Lösung von GMV nutzt eine Kombination aus klassischem maschinellem Sehen und modernster künstlicher Intelligenz, um den Rover bei der autonomen Navigation durch eine Vielzahl unterschiedlicher Bedingungen zu unterstützen.

Projekthintergrund und durchgeführte Tests

Das Projekt wurde einer umfangreichen Testkampagne unterzogen. Der erste Versuch fand Mitte Juni im Steinbruch Upwood statt, der von der Hills Group Ltd. bei Farringdon, Oxfordshire betrieben wird. In dieser Umgebung wurden die Robustheit des Systems, seine Effektivität sowie die Effizienz der in FASTNAV implementierten Lösung bewertet. GMV nutzte die RAPID-Plattform, die das Ergebnis eines früheren Projekts des Unternehmens mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist. Bei diesen Tests konnte GMV nachweisen, dass das System in der Lage ist, große Entfernungen bei hohen Geschwindigkeiten zu überwinden, und dass es in komplexen Szenarien und unter schwierigen Bedingungen korrekt funktioniert. 

Der Erfolg dieser ersten Kampagne bedeutete einen Schritt nach vorn für die folgenden Tests, die in den ersten zwei Juliwochen in einem analogen Mondraum im Naturpark und Biosphärenreservat Bardenas Reales (Navarra, Spanien) stattfanden. Aufgrund der orografischen Bedingungen von Bardenas, die denen ähneln, die der Rover in den Regionen des Mondes vorfinden würde, konzentrierten sich die Tests auf die Ermittlung der Effizienz und Präzision des Lenksystems, der Robustheit des Fahrwerks und der Aufhängungen sowie der Fähigkeit des Fahrzeugs, im autonomen Modus schnelle Fahrten in verschiedenen Geländearten mit unterschiedlicher Hindernisdichte durchzuführen. 

Im Anschluss an die Ergebnisse beider Tests und zurück in Oxfordshire  nahm GMV am GNC-System von FASTNAV eine Reihe von auf maschinellem Lernen basierenden Verbesserungen vor, um dessen Leistung zu verbessern. Diese Entwicklung führte zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens und der Leistung des innovativen GNC-Multimode-Systems.

Aus technischer Sicht bestand die größte Herausforderung des Projekts darin, ein autonomes Steuerungs- und Navigationssystem zu entwickeln, das effizient genug ist, um auf Hindernisse auf dem Weg reagieren und den Kurs ändern zu können, ohne anhalten zu müssen.

Vorläufige Ergebnisse des Projekts wurden auf der iSpaRo 2024, einer internationalen Konferenz zur Weltraumrobotik, die im Juni in Luxemburg stattfand, vorgestellt.

Steven Kay, technischer Direktor bei GMV in Großbritannien und Leiter des Bereichs Robotik, merkte an: „Die Fortschritte bei diesem Projekt eröffnen eine breite Palette von Möglichkeiten sowohl in der Forschung und Entwicklung als auch im kommerziellen Bereich. Die erzielten Ergebnisse stellen nicht nur einen bedeutenden Fortschritt in der Weltraumforschung und insbesondere in der Weltraumrobotik dar, sondern ermöglichen auch ihre Anwendung in anderen anspruchsvollen Umgebungen, wie z. B. im Bergbau, in Kernkraftwerken oder bei Rettungseinsätzen, wo es auf Autonomie ankommt“.

Mehr info:
[email protected]