Perseverance nähert sich einem fahrrekord außerhalb der Erde, wobei die autonome Navigation die meiste Arbeit übernimmt

Der Mars-Rover der NASA steht kurz davor, den Distanzrekord zu brechen

Im Laufe der kommenden Woche dürfte der NASA-Rover Perseverance die auf dem Mars zurückgelegte Strecke von 45,16 Kilometern beziehungsweise 28,06 Meilen überschreiten und damit zum Fahrzeug werden, das auf einem anderen Himmelskörper am weitesten gereist ist. Der Meilenstein würde ihn an Opportunity vorbeischieben, den Veteranen-Rover, der 2018 nach einer Karriere, die die moderne Marsforschung mitgeprägt hat, die Kommunikation mit NASA einstellte.

Die reine Distanz ist wichtig, aber die größere Geschichte ist, wie Perseverance so schnell dorthin gelangte. Der Rover landete im Februar 2021 auf dem Mars, was bedeutet, dass er sich dem Rekord in ungefähr einem Drittel der Zeit nähert, die Opportunity brauchte. Der entscheidende Unterschied ist nicht Geschwindigkeit im alltäglichen Sinn. Perseverance bleibt nach irdischen Maßstäben eine langsame Maschine. Das entscheidende Upgrade ist Autonomie.

Laut Steven Lee, dem Projektmanager von Perseverance bei NASA, war das autonome Navigationssystem des Rovers die entscheidende Technologie. Mit Bordkameras und Software kann Perseverance das Gelände um sich herum aufnehmen, diese Bilder lokal verarbeiten und eine sichere Route berechnen, während er sich weiterbewegt. Diese Fähigkeit hat das Fahren des Rovers von einer Stop-and-Think-Übung in etwas verwandelt, das eher einem kontinuierlichen Vorankommen ähnelt.

Ein Rover, der denken kann, während sich seine Räder drehen

Selbstfahrende Systeme auf der Erde verlassen sich normalerweise auf klar markierte Straßen, sehr detaillierte Karten und Verkehrsregeln. Der Mars bietet keinen dieser Vorteile. Stattdessen muss der Rover mit Felsen, sandigen Hängen, unklarer Traktion und einer Landschaft umgehen, in der praktisch jeder Weg abseits befestigter Routen liegt. Das macht autonome Mobilität sowohl schwieriger als auch folgenreicher.

Perseverances Vorteil beruht auf einer leistungsfähigeren Onboard-Computing-Plattform namens Vision Compute Element. Lee stellte sie der älteren Computerarchitektur von Curiosity gegenüber, dem Rover, der neun Jahre früher startete und heute noch auf dem Mars aktiv ist. Curiosity verfügte über verwandte Bild- und Navigationsalgorithmen, aber seine Hardware war deutlich weniger leistungsfähig. Teile seines Chipsatzes stammten noch aus den 1990er-Jahren, was einschränkte, wie viel autonomes Fahren er in der Praxis leisten konnte.

Das Ergebnis ist eine drastische operative Trennung. Nur etwa 10 Prozent der Fahrten von Curiosity waren autonom, weil die Verarbeitung zu langsam ist, um umfangreiche Routenplanung in Echtzeit zu unterstützen. Perseverance hingegen hat etwa 90 Prozent seiner Strecke autonom zurückgelegt. Das macht ihn in menschlichem Sinn nicht schnell. Seine maximale Raddrehgeschwindigkeit liegt nur bei rund 150 Metern pro Stunde. Es macht ihn aber effizient. Der Rover muss nicht mehr so viel Zeit damit verbringen, anzuhalten und das Gelände zu bewerten, bevor er weiterfährt.

Diese Veränderung ist leicht zu übersehen, wenn man nur auf die Höchstgeschwindigkeit schaut. Auf dem Mars zählt der durchschnittliche Fortschritt mehr als die Spitze. Ein Rover, der sich über lange Strecken stetig und sicher bewegen kann, kann über Monate und Jahre viel mehr Strecke zurücklegen als ein Rover, der häufig für Navigationsentscheidungen anhält. Der bevorstehende Rekord von Perseverance ist daher ebenso sehr ein Software- wie ein mechanischer Erfolg.

Warum Mobilität die Wissenschaft verändert

Distanz auf dem Mars ist keine Eitelkeitsmetrik. Jeder zusätzliche Kilometer erweitert die Zahl der wissenschaftlichen Ziele, die ein Rover erreichen kann, und die geologische Geschichte, die er rekonstruieren kann. Perseverance landete im Jezero-Krater, einem Ort, der ausgewählt wurde, weil er Spuren eines alten Flussdelta-Systems bewahrt. Zur Mission des Rovers gehört es, diese Gesteine zu untersuchen, Proben zu sammeln und Wissenschaftlern dabei zu helfen zu verstehen, ob die Region einst Bedingungen bot, die für mikrobielles Leben geeignet waren.

Diese Mission profitiert direkt von besserem autonomen Fahren. Marsforschung ist durch Zeit, Energie, Gelände und Kommunikationsfenster mit der Erde eingeschränkt. Wenn mehr vom Einsatzbudget eines Rovers für vorsichtiges Manövrieren verbraucht wird, bleibt weniger für das Erreichen von Aufschlüssen, das Erklimmen von Hängen und das Platzieren von Instrumenten an den nützlichsten Stellen. Indem der Rover mehr der Routenfindung selbst übernimmt, vergrößert Autonomie den praktischen Erkundungsradius.

Der Meilenstein zeigt auch eine breitere Wahrheit über die planetare Erforschung: Rechenleistung ist inzwischen Teil des Mobilitätssystems. Räder, Federung und Motoren sind weiterhin wichtig, bestimmen die Leistung aber nicht mehr allein. Die Fähigkeit, Gelände zu erfassen, Gefahren zu interpretieren und lokal Routenentscheidungen zu treffen, ist ebenso zentral geworden. In diesem Sinne geht es bei Perseverances Rekord nicht nur darum, dass ein Rover seine Vorgänger übertrifft. Es geht um einen Wandel in der Art und Weise, wie robotische Erkundungsfahrzeuge entworfen werden.

Dieser Wandel könnte künftige Missionen weit über den Mars hinaus prägen. Je weiter die Ziele entfernt oder je komplexer der operative Rahmen wird, desto stärker spricht die Kommunikationsverzögerung zwischen Erde und Raumfahrzeug für Entscheidungen an Bord. Ein Roboter, der navigieren, priorisieren und sich anpassen kann, ohne auf kontinuierliche menschliche Anweisungen zu warten, kann knappe Missionszeit deutlich effizienter nutzen.

Vom Mars-Rover zum Testfeld für Feldautonomie

Perseverances Erfolg unterstreicht auch einen Aspekt der Autonomie, der auf der Erde wichtig ist: den Wert von Systemen, die in unstrukturierten Umgebungen funktionieren. Selbstfahrende Autos in Städten sind eine Problemklasse. Autonome Maschinen in Minen, auf Farmen, in Katastrophengebieten, militärischen Logistik-Korridoren oder auf planetaren Oberflächen sind eine andere. In solchen Umgebungen gibt es möglicherweise keine Fahrbahnmarkierungen, keine präzisen Karten und keinen vorhersehbaren Verkehrsfluss. Die Maschine muss eine raue Umgebung interpretieren und sicher weiterfahren.

Der Mars ist der ultimative Stresstest für diese Art von Technik. Es gibt keinen Pannendienst, keine schnelle Reparatur und keinen Spielraum für leichtfertige Risiken. Jede Fahrt verbindet Vorsicht mit dem Bedarf, wissenschaftlich voranzukommen. Dieses Gleichgewicht erklärt mit, warum NASAs Arbeit an autonomer Navigation weit über den Raumfahrtsektor hinaus Aufmerksamkeit erhält. Es ist eine konzentrierte Demonstration dessen, wie praktische Robotik aussieht, wenn Zuverlässigkeit wichtiger ist als Spektakel.

Opportunitys lange Laufbahn bleibt eine der großen Leistungen der Explorationsrobotik, und Curiosity liefert weiterhin Wissenschaft. Aber Perseverances bevorstehender Rekord markiert eine neue Phase. Der Rover hält nicht nur lange durch, sondern arbeitet mit einem Maß an selbstbestimmter Mobilität, das den Missionstakt spürbar verändert.

Wenn er in den nächsten Tagen wie erwartet an Opportunitys Gesamtstrecke vorbeizieht, wird die Schlagzeile ein neuer Rekord auf einer anderen Welt sein. Die tiefere Erkenntnis ist, dass NASA gezeigt hat, wie ein Roboter weiter Fortschritte machen kann, wenn man ihm zutraut, selbst zu sehen, zu entscheiden und zu fahren. Auf dem Mars ist diese Fähigkeit nicht länger experimentell. Sie ist nun der Grund dafür, dass das Rekordbuch neu geschrieben wird.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Ars Technica. Zum Originalartikel.