Roboter-Schwärme werden entwickelt, um lunare Ressourcen abzubauen

Ein Team von Forschern an der University of Arizonas College of Engineering hat ein neues Projekt gestartet, um Raumabbau-Methoden mit Schwärmen autonomer Drohnen voranzutreiben. Das Projekt erhielt 500.000 US-Dollar an NASA-Finanzierung, und die Universität erhielt die Finanzierung durch die NASA-Initiative Minority University Research and Education Project Space Technology Artemis Research.

Moe Momayez ist interimistischer Leiter des Departments für Bergbau und geologische Ingenieurwesen und Inhaber des David- und Edith-Lowell-Lehrstuhls für Bergbau und geologische Ingenieurwesen.

“Es ist wirklich aufregend, an der Spitze eines neuen Feldes zu sein”, sagte Momayez. “Ich erinnere mich, als Kind Fernsehsendungen wie ‘Space: 1999’ gesehen zu haben, die sich mit Basen auf dem Mond beschäftigen. Hier sind wir im Jahr 2021, und wir sprechen über die Kolonisation des Mondes.“

Ausbeutung von Edelmetallen

Die Giant-Impact-Hypothese besagt, dass die Erde und der Mond von einem gemeinsamen Elternkörper stammen. Aufgrund dessen erwarten Wissenschaftler, dass ihre chemische Zusammensetzung relativ ähnlich ist. Seltene Erden können durch den Abbau der Mondoberfläche gewonnen werden, und diese werden in Technologien wie Smartphones und medizinischen Geräten verwendet. Zu diesen Metallen gehören Titan, Edelmetalle wie Gold und Platin sowie Helium-3, ein stabiles Helium-Isotop, das auf der Erde extrem selten ist. Helium-3 könnte als Treibstoff für Kernkraftwerke verwendet werden.

Auf der Erde müssen Bergleute durch den Fels bohren, wenn sie Erz abbauen wollen, das in ihm eingebettet ist. Momayez entwickelte ein elektrochemisches Verfahren, um durch Fels zu bohren, und es ist fünfmal schneller als jedes vorherige Verfahren. Der Abbau auf dem Mond ist jedoch noch herausfordernder.

“Hier auf der Erde haben wir unbegrenzt viel Energie, um Fels zu brechen”, sagte er. “Auf dem Mond müssen wir viel konservativer sein. Um Fels zu brechen, verwenden wir viel Wasser, und das ist etwas, das wir auf dem Mond nicht haben werden. Wir benötigen also neue Verfahren, neue Techniken. Der effizienteste Weg, Fels auf der Erde zu brechen, ist durch Sprengungen, und niemand hat jemals eine Sprengung auf dem Mond durchgeführt.”

Autonome Roboter-Schwärme

Autonome Roboter-Schwärme können helfen, neue Wege zu finden, um Mondmaterialien aus einem Labor auf der Erde abzubauen.

Jekan Thanga ist Associate Professor für Luft- und Raumfahrttechnik und passt eine Technik der neuromorphen Lernarchitektur an. Die Technik, die in seinem Labor entwickelt wurde, wird als Human and Explainable Autonomous Robotic System (HEART) bezeichnet.

Das HEART-System trainiert Roboter, um zusammenzuarbeiten, um Abbau-, Ausgrabungs- und Bauaufgaben zu erledigen, und verbessert die Zusammenarbeitsfähigkeiten der Roboter.

Das Team wird versuchen, die Roboter auf der Erde aufzubauen und zu trainieren, und sie wollen letztendlich einen vollständig autonomen Roboter-Schwarm haben, der ohne Anweisungen von der Erde operieren kann. Diese Roboter würden verwendet werden, um Materialien abzubauen und einfache Strukturen zu bauen.

“In gewissem Sinne sind wir wie Bauern”, sagte Thanga. “Wir züchten Talent aus diesen Kreaturen oder einer ganzen Familie von Kreaturen, um bestimmte Aufgaben zu erledigen.” Durch diesen Prozess helfen wir, diese künstlichen Kreaturen zu perfektionieren, deren Aufgabe es ist, die Abbauaufgaben zu erledigen.

Laut dem Team könnten die Roboter Zeit für Astronauten freimachen, sodass sie ihre Bemühungen auf andere aufregende Aspekte der Weltraumforschung konzentrieren können.

“Die Idee ist, dass die Roboter bauen, einrichten und all die schmutzigen, langweiligen, gefährlichen Dinge erledigen, damit die Astronauten die interessanteren Dinge erledigen können”, sagte Thanga.