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Forschung zum autonomen Andocken

Mission Mond – Wie CubeRover™ autonomes Andocken im Weltraum möglich macht

Bosch entwickelt innovative Lösungen für extreme Umgebungen

Ein kleiner CubeRover™ wird auf einem täuschend echten Mondoberflächen-Teppich getestet.

Der Mond – eine Umgebung voller Extreme, die selbst modernste Technologien an ihre Grenzen bringt. Abrasiver Staub kann empfindliche Sensoren blockieren, Temperaturen von bis zu -150 °C stellen herkömmliche Elektronik vor große Herausforderungen, und die vollständige Abwesenheit von GPS macht eine präzise Navigation nahezu unmöglich. Solche Bedingungen erfordern innovative Lösungen, die speziell auf die einzigartigen Anforderungen dieses extremen Umfelds zugeschnitten sind.

Bosch bringt seine technologische Expertise in ein visionäres Projekt ein, das von NASAs Tipping-Point-Programm mit 5,8 Millionen US-Dollar gefördert wird. In Zusammenarbeit mit Astrobotic, WiBotic, der University of Washington und dem NASA Glenn Research Center vereint das Projekt führende Akteure aus Forschung und Technologie. CubeRover™, entwickelt von Astrobotic, ist das leichte und modulare Erkundungsfahrzeug dieser Mission. WiBotic stellt die Technologie für kabelloses Laden bereit, um eine effiziente Energieversorgung unter Mondbedingungen zu ermöglichen. Bosch konzentriert sich auf das autonome Andocken und entwickelt zentrale Systeme, die sicherstellen, dass der CubeRover™ in dieser speziellen Umgebung zuverlässig navigieren und sich präzise verbinden kann. Die University of Washington und das NASA Glenn Research Center leisten wichtige Beiträge durch die Leistungscharakterisierung und das Testen des kabellosen Ladesystems.

Gemeinsam könnten diese Entwicklungen die Weltraumforschung revolutionieren und gleichzeitig den Weg für zukünftige Innovationen im Bereich autonomer Systeme ebnen.

Die Köpfe hinter der Mission – Vivek Jain und sein Team

Hinter den Technologien, die den Mond erkunden sollen, stehen Menschen mit einer klaren Vision und der Bereitschaft, Herausforderungen zu meistern. Einer von ihnen ist Vivek Jain, leitender Experte bei Bosch Research. Astrobotic fungiert als Hauptverantwortlicher des Projekts und arbeitet eng mit Bosch zusammen, die ihre Expertise in den Bereichen Sensorik, Software und autonomes Andocken für kabellose Energieübertragung einbringen.

Gemeinsam entwickeln die Partner Technologien, die den CubeRover™ präzise über die Mondoberfläche steuern – ganz ohne GPS. Bosch setzt dafür auf eine Kombination aus Kameradaten, WLAN-Fingerprinting und Sensorfusion. Diese Technologien stellen sicher, dass die Rover selbst unter extremen Bedingungen wie intensivem Licht oder klebrigem Mondstaub zuverlässig arbeiten. Mit diesen innovativen Lösungen trägt Bosch maßgeblich zur Weiterentwicklung autonomer Systeme bei, die für die anspruchsvolle Umgebung des Mondes konzipiert sind.

Porträt von Vivek Jain, Experte für drahtlose Konnektivität und Sensorik bei Bosch Research.

Wir können es kaum erwarten, den CubeRover™ im All zu sehen. Zu beobachten, wie gut das Zusammenspiel aus kabellosem Laden und autonomer Navigation funktioniert, ist etwas, worauf wir uns besonders freuen.

Vivek Jain, Leitender Experte der Forschungsgruppe für drahtlose Konnektivität und Sensorik bei Bosch Research, Sunnyvale, USA

CubeRover™ – klein, leicht und effizient

Der CubeRover™ ist das Herzstück der Mondmission, speziell für den Einsatz auf der Mondoberfläche entwickelt. Dieser modulare, ultraleichte und kompakte Rover wiegt in seiner kleinsten Ausführung weniger als 2,3 Kilogramm und ist etwa so groß wie ein Schuhkarton. Dank dieser Eigenschaften können mehrere Rover gleichzeitig auf einer zentralen Plattform (Lander) transportiert werden. Diese Plattform landet auf der Mondoberfläche und dient als Basisstation für Energie und Navigation.

Der CubeRover™ erkundet eine staubige, felsige Mondlandschaft.

Das macht Missionen nicht nur flexibler, sondern auch kosteneffizienter, da mit einem einzigen Start mehrere Rover eingesetzt werden können. Neben seiner kompakten Bauweise überzeugt der CubeRover™ durch seine Vielseitigkeit: Er kann wissenschaftliche Instrumente wie Kameras oder Spektrometer transportieren und ermöglicht neue Ansätze zur Erforschung des Mondes. Mit seiner innovativen Technologie und der Fähigkeit, auch unter extremen Bedingungen zuverlässig zu arbeiten, markiert er einen Wendepunkt in der Erforschung neuer Welten.

Das Ziel erreichen ohne GPS – die Herausforderungen der Mondnavigation

Wie Bosch kreative Lösungen für die Navigation entwickelt

Bosch SoundSee-Sensor, eine akustische Sensortechnologie, die auf der ISS getestet wurde.

Orientierung mit visuellen Markern und Sensorfusion

Wie navigiert man auf dem Mond, wenn GPS keine Option ist? Bosch liefert die Antwort mit innovativen Technologien, die den CubeRover™ sicher durch die extremen Bedingungen der Mondoberfläche führen. Der Lander, eine Plattform auf der Mondoberfläche, dient als zentrale Basisstation für Energie und Orientierung. Auf ihm sind spezielle visuelle Marker, sogenannte AprilTags, angebracht. Diese funktionieren ähnlich wie QR-Codes und können von der Kamera des CubeRover™ erfasst werden. Dadurch kann der Rover seine Position genau berechnen und sicher navigieren.

Zusätzlich setzt der CubeRover™ auf Sensorfusion, bei der Kameradaten mit Informationen aus Bewegungssensoren und Raddrehzahlsensoren kombiniert werden. Diese Technologie sorgt dafür, dass der Rover auch auf unebenem oder rutschigem Untergrund stabil bleibt – selbst bei Staub, intensivem Licht, oder beim Durchdrehen der Räder.

Ein CubeRover™ wird auf einer künstlichen Mondlandschaft mit Testequipment erprobt.

WLAN-Fingerprinting als zusätzliche Lösung

Neben den visuellen Markern nutzt Bosch WLAN-Fingerprinting, um die Navigation zu optimieren. Der Lander sendet dabei WLAN-Signale, die der CubeRover™ empfängt. Anhand der Signalstärke und -eigenschaften kann der Rover seine Position bestimmen und eine Karte der Umgebung erstellen.

Diese Methode dient als Backup, falls visuelle Marker durch Staub oder Schatten verdeckt sind. Durch die Kombination von visuellen Markern, Sensorfusion und WLAN-Fingerprinting ermöglicht Bosch eine präzise Navigation – ganz ohne GPS.

Nahaufnahme eines kabellosen Ladekonzepts von WiBotic für den Einsatz auf dem Mond.

Kabelloses Laden

Der CubeRover™ stellt besondere Herausforderungen an die Energieversorgung. Da er zu klein für große Solarpaneele ist, setzt er auf eine innovative Lösung: autonomes Andocken für kabelloses Laden. Der Lander sammelt Solarenergie und überträgt sie drahtlos an den Rover.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Technologie ist die Wärme, die während des Ladevorgangs entsteht. Diese wird genutzt, um den CubeRover™ vor den extremen Temperaturen der Mondnacht zu schützen. Intelligente Ladealgorithmen stellen sicher, dass der Rover seine Position optimal ausrichtet, um eine effiziente Energieübertragung zu ermöglichen.

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