Schwärme von Robotern 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 der Abteilung 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 Fachgebiets zu sein”, sagte Momayez. “Ich erinnere mich daran, als Kind Fernsehsendungen wie ‘Space: 1999’ anzusehen, die sich mit Basen auf dem Mond beschäftigten. Hier sind wir im Jahr 2021, und wir sprechen über die Besiedlung des Mondes.“

Ausbeutung von edlen Erden

Die Giant Impact Hypothesis besagt, dass die Erde und der Mond von einem gemeinsamen Ursprungskörper stammen. Da dies der Fall ist, erwarten Wissenschaftler, dass ihre chemischen Zusammensetzungen relativ ähnlich sind. 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 zur Stromerzeugung in Kernkraftwerken 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 sie für das Brechen von Felsen aufzuwenden”, sagte er. “Auf dem Mond müssen wir viel konservativer sein. Um Felsen zu brechen, verwenden wir viel Wasser, und das ist etwas, das wir auf dem Mond nicht haben werden. Deshalb benötigen wir neue Prozesse, neue Techniken. Die effizienteste Methode, um Felsen 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 Menschen helfen, neue Möglichkeiten zum Abbau von Mondmaterialien aus einem Laborraum auf der Erde zu finden.

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

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

Das Team wird versuchen, die Roboter auf der Erde aufzubauen und zu trainieren, und letztendlich wollen sie einen vollständig autonomen Roboter-Schwarm, der ohne Anweisungen von der Erde operieren kann. Diese Roboter würden zum Abbau von Materialien und zur Konstruktion einfacher Strukturen verwendet.

“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 dabei, 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 sich auf andere aufregende Aspekte der Weltraumforschung konzentrieren können.

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