Das Militär tut es mit Drohnen. Meeresbiologen tun es unter Wasser. Ärzte tun es während einer Operation. Sie alle nutzen die Möglichkeiten der Telepräsenz, genauer: des ferngesteuerten Einsatzes technischer Hardware in Echtzeit. Höchste Zeit also, dass sich auch die Raumfahrt dieser Hilfsmittel bedient, findet Dan Lester von der Astronomieabteilung der Universität von Texas in Austin.
"Aufgaben mittels Telepräsenz zu erledigen, heißt nicht, sie nur virtuell zu erledigen. Es geht darum, sie wirklich zu erledigen – aber ferngesteuert."
Eine Fernsteuerung beispielsweise von Rovern ist nur sinnvoll, wenn dies in Echtzeit passiert – oder so zeitnah wie möglich. Ansonsten könnte es passieren, dass das Fahrzeug bereits in einen Krater gefallen ist, bevor die menschliche Hand am Joystick dies verhindern kann. Die menschliche Reaktionszeit – die Zeit also, die ein gedachter Befehl aus dem Gehirn bis zur Umsetzung zum Beispiel durch die Hand benötigt – beträgt etwa 200 Millisekunden. Dies multipliziert mit der obersten Grenze für Datenübertragung, der Lichtgeschwindigkeit, und geteilt durch zwei – für den Hin- und Rückweg eines Signals – ergibt 30.000 Kilometer.
"Das bedeutet, dass Sie Instrumente, die sich weniger als 30.000 Kilometer entfernt befinden, so gut wie in Echtzeit steuern können. Das Problem ist: Alle interessanten Ziele im Sonnensystem sind weiter weg. Die Verzögerung eines Signals von der Erde zum Mond und zurück liegt bei etwa zweieinhalb Sekunden, zum Mars sind es bereits rund zehn Minuten. Es ist also nicht sinnvoll, von der Erde aus telerobotisch arbeiten zu wollen."
Also müssen die Menschen näher ran an die Zielobjekte. So könnten Astronauten in unmittelbarer Nähe des Mondes Rover auf dessen Oberfläche so gut wie in Echtzeit steuern, ohne selbst das Risiko einer Landung auf sich zu nehmen. Bei Telepräsenz gilt jedoch nicht das Prinzip "je näher desto besser”.
"Wenn Sie den Mond umkreisen, ist die Verzögerung der Datensignale zwar sehr kurz, nur wenige Millisekunden. Aber Sie haben nur für wenige Minuten überhaupt Kontakt zum Rover auf der Mond-Oberfläche – nämlich immer nur dann, wenn Sie direkt drüber fliegen. Außerdem ist eine niedrige Mondumlaufbahn auf Dauer nicht stabil."
Die idealen Punkte im Erde-Mond-System, von denen aus sich stabil Sonden auf dem Mond nahezu in Echtzeit fernsteuern ließen, wären die beiden Lagrange- oder Librationspunkte L1 und L2. Dort halten sich die Anziehungskräfte von Erde und Mond die Waage. Sie befinden sich kurz vor und kurz hinter dem Mond.
"Von einem Raumschiff oder einer kleinen Raumstation aus könnten sie von dort jeweils die gesamte Hemisphäre des Mondes überblicken und hätten ständig Funkkontakt. Es ließen sich auch mehrere Rover unten auf der Oberfläche gleichzeitig kontrollieren."
Auch Ed Tunstel, der Chef der Abteilung für Weltraumrobotik des Applied Physics Laboratories der Johns Hopkins University im US-Bundesstaat Maryland, favorisiert das Prinzip der Telepräsenz. Es sei der ideale, weil sichere und kostengünstige, Zwischenschritt zwischen völliger Autonomie einer Raumsonde und einer bemannten Landung von Astronauten. Von den beiden Librationspunkten aus beträgt die Verzögerung für ein einfaches Signal nur etwa 200 Millisekunden. Dieses Prinzip ließe sich am Mars oder jedem anderen Himmelskörper unseres Sonnensystems ähnlich anwenden, betont Dan Lester von der University of Texas.
"Die Telerobotik erlaubt uns menschliche Präsenz im Sonnensystem, wo wir niemals Astronauten hinschicken würden – auf der Venusoberfläche, auf den Methanseen Titans oder tauchend in den Ozeanen des Jupiter-Mondes Europa. Es würde funktionieren!"
Wie gut dieses Prinzip wirklich funktioniert, will die US-Raumfahrtbehörde NASA in wenigen Jahren testen, wenn sie einen Asteroiden einfangen und an einem der Erde-Mond-Lagrange-Punkte zwecks genauerer Untersuchung "parken" will.
"Aufgaben mittels Telepräsenz zu erledigen, heißt nicht, sie nur virtuell zu erledigen. Es geht darum, sie wirklich zu erledigen – aber ferngesteuert."
Eine Fernsteuerung beispielsweise von Rovern ist nur sinnvoll, wenn dies in Echtzeit passiert – oder so zeitnah wie möglich. Ansonsten könnte es passieren, dass das Fahrzeug bereits in einen Krater gefallen ist, bevor die menschliche Hand am Joystick dies verhindern kann. Die menschliche Reaktionszeit – die Zeit also, die ein gedachter Befehl aus dem Gehirn bis zur Umsetzung zum Beispiel durch die Hand benötigt – beträgt etwa 200 Millisekunden. Dies multipliziert mit der obersten Grenze für Datenübertragung, der Lichtgeschwindigkeit, und geteilt durch zwei – für den Hin- und Rückweg eines Signals – ergibt 30.000 Kilometer.
"Das bedeutet, dass Sie Instrumente, die sich weniger als 30.000 Kilometer entfernt befinden, so gut wie in Echtzeit steuern können. Das Problem ist: Alle interessanten Ziele im Sonnensystem sind weiter weg. Die Verzögerung eines Signals von der Erde zum Mond und zurück liegt bei etwa zweieinhalb Sekunden, zum Mars sind es bereits rund zehn Minuten. Es ist also nicht sinnvoll, von der Erde aus telerobotisch arbeiten zu wollen."
Also müssen die Menschen näher ran an die Zielobjekte. So könnten Astronauten in unmittelbarer Nähe des Mondes Rover auf dessen Oberfläche so gut wie in Echtzeit steuern, ohne selbst das Risiko einer Landung auf sich zu nehmen. Bei Telepräsenz gilt jedoch nicht das Prinzip "je näher desto besser”.
"Wenn Sie den Mond umkreisen, ist die Verzögerung der Datensignale zwar sehr kurz, nur wenige Millisekunden. Aber Sie haben nur für wenige Minuten überhaupt Kontakt zum Rover auf der Mond-Oberfläche – nämlich immer nur dann, wenn Sie direkt drüber fliegen. Außerdem ist eine niedrige Mondumlaufbahn auf Dauer nicht stabil."
Die idealen Punkte im Erde-Mond-System, von denen aus sich stabil Sonden auf dem Mond nahezu in Echtzeit fernsteuern ließen, wären die beiden Lagrange- oder Librationspunkte L1 und L2. Dort halten sich die Anziehungskräfte von Erde und Mond die Waage. Sie befinden sich kurz vor und kurz hinter dem Mond.
"Von einem Raumschiff oder einer kleinen Raumstation aus könnten sie von dort jeweils die gesamte Hemisphäre des Mondes überblicken und hätten ständig Funkkontakt. Es ließen sich auch mehrere Rover unten auf der Oberfläche gleichzeitig kontrollieren."
Auch Ed Tunstel, der Chef der Abteilung für Weltraumrobotik des Applied Physics Laboratories der Johns Hopkins University im US-Bundesstaat Maryland, favorisiert das Prinzip der Telepräsenz. Es sei der ideale, weil sichere und kostengünstige, Zwischenschritt zwischen völliger Autonomie einer Raumsonde und einer bemannten Landung von Astronauten. Von den beiden Librationspunkten aus beträgt die Verzögerung für ein einfaches Signal nur etwa 200 Millisekunden. Dieses Prinzip ließe sich am Mars oder jedem anderen Himmelskörper unseres Sonnensystems ähnlich anwenden, betont Dan Lester von der University of Texas.
"Die Telerobotik erlaubt uns menschliche Präsenz im Sonnensystem, wo wir niemals Astronauten hinschicken würden – auf der Venusoberfläche, auf den Methanseen Titans oder tauchend in den Ozeanen des Jupiter-Mondes Europa. Es würde funktionieren!"
Wie gut dieses Prinzip wirklich funktioniert, will die US-Raumfahrtbehörde NASA in wenigen Jahren testen, wenn sie einen Asteroiden einfangen und an einem der Erde-Mond-Lagrange-Punkte zwecks genauerer Untersuchung "parken" will.