Smart Skin schützt Roboter im Weltraum

Die künftige Weltraumforschung wird zunehmend auf Roboter als zentrale Arbeitskräfte setzen. Sie sollen unter anderem bei der Rohstoffgewinnung auf dem Mond, bei der Wartung von Raumstationen, beim Satellitenservice im Orbit und bei der aktiven Beseitigung von Weltraumschrott helfen. Dafür müssen die Systeme jedoch extrem robust sein.

Im Einsatz auf Mond, Mars und im Orbit treffen Roboter auf abrasive Stäube, intensive Sonnenstrahlung und Temperaturen von minus 150 °C bis plus 120 °C. Die europäische Weltraumorganisation ESA
hat deshalb ein paneuropäisches Konsortium unter Leitung des Danish Technological Institute (DTI) beauftragt, eine neue Schutzabdeckung für Roboterarme zu entwickeln.

Wie die Smart Skin aufgebaut ist

Das Projekt trägt den Namen „Smart Skin for Exploration Cobots“. Die Technologie soll so weit entwickelt werden, dass sie unter weltraumähnlichen Bedingungen demonstriert werden kann. Im Kern steht eine 3D-gedruckte Trägerstruktur, die am Roboterarm montiert wird. Diese Struktur dient als Plattform für vier Funktionen: eine thermische und staubschützende Schicht, flexible Strom- und Datenkabel, Sensoren zur Erkennung und Vermeidung von Kollisionen sowie Funktionen zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Interaktion. 3D-Druck wurde gewählt, weil er die notwendige Gestaltungsfreiheit bietet.

Warum Roboter im All extrem robust sein müssen

„Das Potenzial von Robotern in der Weltraumforschung ist enorm. Sie können bei allem helfen – von der Rohstoffgewinnung auf dem Mond über die Satellitenwartung im Orbit bis hin zur aktiven Beseitigung von Weltraumschrott. Dafür müssen die Roboter jedoch extrem robust sein und autonom arbeiten können – oder sicher in Zusammenarbeit mit Menschen“, sagt Christian Dalsgaard, Senior Consultant beim DTI.

Was Smart Skin technisch
anspruchsvoll macht

Bisher werden Multi-Layer-Insulation-Materialien (MLI) in Raumfahrzeugen vor allem für statische Anwendungen eingesetzt. Sie schützen ganze Strukturen oder einzelne Instrumente thermisch. Eine vergleichbare Isolierung für bewegliche Teile ist deutlich anspruchsvoller, könnte jedoch neue Anwendungen für Robotersysteme ermöglichen. „Der Einsatz eines fortschrittlichen Schutzsystems könnte dazu führen, dass Roboterarme aus kommerziell verfügbaren Komponenten gebaut werden können. Dies kann eine kosteneffiziente Möglichkeit schaffen, Kunden in vielen Bereichen der Raumfahrt neue Lösungen bereitzustellen – von Deep-Space-Missionen über In-Orbit-Servicing bis hin zur Besiedlung des Mondes. Bei Admatis engagieren wir uns für jede Entwicklung, die Europa einen Wettbewerbsvorteil verschafft, und dieses Projekt steht vollständig im Einklang mit unserer Strategie“, sagt Tamás Bárczy, CEO von Admatis.

Welche Partner am ESA-Projekt
beteiligt sind

Das Projekt baut auf einer erfolgreichen Pilotphase auf. DTI koordiniert die Aktivitäten und bringt Kompetenzen in Robotik, funktionaler Materialwissenschaft und industriellem 3D-Druck ein. Admatis aus Ungarn entwickelt den thermischen Schutz. Piap Space aus Polen und Redwire Space Europe aus Luxemburg stellen Expertise und Roboterarme bereit. Dabei handelt es sich um Arme, die derzeit für bevorstehende Mondmissionen der ESA entwickelt werden. So soll die Smart Skin von Beginn an auf die Systeme abgestimmt werden, die sie schützen soll.

Welche Anwendungen auf der Erde denkbar sind

Obwohl die Schutztechnologie für den Weltraum entwickelt wird, sieht DTI auch Potenzial in industriellen Einsatzfeldern auf der Erde. „Wir sehen ein großes Potenzial dafür, dass die Technologie künftig in Unternehmen Anwendung findet, in denen Roboter extremen Bedingungen ausgesetzt sind. Man denke an Metallgießereien, in denen Schmutz und extreme Hitze die Leistungsfähigkeit der Ausrüstung beeinträchtigen. Die Technologie, die wir entwickeln, könnte potenziell die Lebensdauer kritischer Anlagen verlängern und Wartungskosten senken“, erklärt Christian Dalsgaard. Das Projekt hat ein Budget von 1,65 Millionen Euro und läuft 24 Monate von 2026 bis 2028. Ziel sind zwei funktionale Lösungen, die unter weltraumähnlichen Bedingungen getestet werden. Das Projekt wird innerhalb eines ESA-Programms durchgeführt und von der europäischen Weltraumorganisation ESA mitfinanziert.

Quelle: Danish Technological Institute