Roboter in Mondhöhlen katapultieren

Hundert Meter unter der Oberfläche des Mondes liegen Höhlen, die von Menschen unberührt sind. Sie wurden vor etwa zehn Jahren entdeckt, aber die Raumfahrtbehörden wollen zuerst Roboter vorschicken, um diese geheimnisvollen Höhlen zu erforschen, bevor sich Astronauten hineinwagen: «Auf der Mondoberfläche liegt die Temperatur tagsüber bei 150 Grad über Null und nachts bei 150 Grad unter Null», sagt Lucas Froissart, der vor kurzem seinen Master in Maschinenbau an der EPFL abgeschlossen hat. «In diesen unterirdischen Höhlen, die durch natürliche, vertikale Schächte zu erreichen sind, herrscht eine Temperatur von -30 Grad und es gibt keine Strahlung. Da das Klima konstant und für den Menschen erträglich ist, könnten diese Stollen als Basislager dienen».

Illustration einer Mondhöhle © 2022 EPFL

© 2022 EPFL

Runde Roboter

Während seines Masterstudiums erhielt Froissart einen Praktikumsplatz bei der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Wegen der Pandemie konnte er jedoch nicht nach Tokio reisen. Er absolvierte sein Praktikum schliesslich im Labor von Professor Auke Ijspeert und arbeitete per Videokonferenz mit seinen japanischen Kollegen zusammen.

Froissarts Anweisungen waren kurz: Er hatte sechs Monate Zeit, um einen Mechanismus zu entwerfen, der sechs Erkundungsroboter durch die Mondtunnel befördern konnte. «Ich habe nicht einmal gesehen, wie diese Roboter aussahen. Man sagte mir nur, dass sie in Bezug auf Gewicht, Grösse und Steifigkeit einem Gymnastikball ähneln würden», sagt er. Also kaufte Froissart einige Gymnastikbälle und machte sich an die Arbeit, ein Exoskelett zu bauen, das sechs Roboter tragen konnte.

Wie hoch ist die Fallhöhe?

«Das Exoskelett ist so konzipiert, dass es in eine etwa 100 Meter lange Mondgrube fallen kann», erklärt Froissart, «beim Auftreffen auf den Boden werden drei Erkundungsroboter in einem 45-Grad-Winkel angetrieben, um so weit wie möglich in die Höhle vorzudringen. Bei seinen Systemtests musste nicht nur die Fallhöhe, sondern auch die Schwerelosigkeit und der fehlende Luftwiderstand auf dem Mond berücksichtigt werden. Froissart berechnete, dass er sein Exoskelett aus einer Höhe von 20 Metern auf die Erde fallen lassen musste, um die Bedingungen auf dem Mond zu simulieren.

Lucas Froissart mit seinem Prototyp © Alain Herzog 2022 EPFL

Bei einem Spaziergang auf dem Campus der EPFL fand Froissart den idealen Testort: die RTS-Baustelle nebenan. Nachdem er den Bauleiter über sein Projekt informiert hatte, durfte er eines der Gerüste benutzen, um sein Exoskelett fallen zu lassen: «Die Bauarbeiter haben mir sogar einen Sandkasten mit anderthalb Tonnen Sand gebaut, um es aufzunehmen», erzählt er. Einige hundert Versuche später war er schliesslich erfolgreich: Die Kugeln wurden mehrere Meter weit geschleudert, sobald die Struktur auf dem Boden aufschlug. Er erhielt eine positive Rückmeldung von der JAXA, die seine Arbeit fortsetzen will: «Vielleicht sehen wir sie in ein paar Jahren auf dem Mond», sagt er.

Froissart, der schon immer in der Raumfahrtindustrie arbeiten wollte, hat kürzlich eine Stelle in Zürich gefunden, wo er Satelliten und Raketenspitzen baut: «Meine Erfahrung mit der Japan Aerospace Exploration Agency hat mir diesen Job eingebracht.»