NASA testet KI-Wegpunkte für Perseverance auf dem Mars

Im Dezember hat die NASA einen weiteren kleinen, aber wichtigen Schritt in Richtung autonomer Roverfahrten auf Planetenoberflächen gemacht.

In einer Demonstration liess das Perseverance-Team eine KI die Wegpunkte für den Rover festlegen. Perseverance folgte diesen von der KI erzeugten Wegpunkten an zwei verschiedenen Tagen und legte dabei insgesamt 456 Meter zurück – ohne direkte Steuerung durch Menschen.

„Diese Demonstration zeigt, wie weit sich unsere Fähigkeiten weiterentwickelt haben, und erweitert, wie wir andere Welten erforschen werden“, sagte NASA-Administrator Jared Isaacman.

„Autonome Technologien wie diese können Missionen dabei helfen, effizienter zu arbeiten, auf schwieriges Gelände zu reagieren und den wissenschaftlichen Ertrag zu steigern, je grösser die Entfernung zur Erde wird. Es ist ein starkes Beispiel dafür, wie Teams neue Technologie sorgfältig und verantwortungsvoll in realen Operationen anwenden.“

KI-Wegpunkte für NASA Perseverance: So lief der Test

Der Mars ist extrem weit entfernt, und für ein Hin-und-zurück-Signal zwischen Erde und Mars braucht es etwa 25 Minuten. Dadurch sind Rover zwangsläufig immer wieder für kurze Zeit auf sich allein gestellt.

Diese Verzögerung prägt auch die Routenplanung: Roverfahrerinnen und -fahrer auf der Erde werten Bilder sowie Höhendaten aus und legen dann eine Abfolge von Wegpunkten fest, die meist nicht mehr als 100 Meter voneinander entfernt sind.

Der Fahrplan geht anschliessend an das Deep Space Network (DSN) der NASA. Von dort wird er an einen von mehreren Orbitern übertragen, die die Daten wiederum an Perseverance weiterleiten.

Für die Demonstration wertete die KI Orbitalaufnahmen der HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiter sowie digitale Höhenmodelle aus. Die KI, die auf dem Claude-KI-System von Anthropic basiert, erkannte Gefahrenstellen wie Sandfallen, Geröll- und Blockfelder, freiliegendes Grundgestein und felsige Aufschlüsse. Danach berechnete sie eine Route aus einer Reihe von Wegpunkten, die diese Risiken umgeht.

Autonavigation an Bord: Was Perseverance selbst übernimmt

Sobald die Wegpunkte feststanden, übernahm Perseverance’ Auto-Navigationssystem. Es ist autonomer als die Systeme früherer Rover und kann Bilder sowie Fahrpläne sogar während der Bewegung verarbeiten.

Bevor diese Wegpunkte jedoch an Perseverance gesendet wurden, gab es noch einen entscheidenden Zwischenschritt: Im Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA existiert ein „Zwilling“ von Perseverance mit dem Namen „Vehicle System Test Bed“ (VSTB) im Mars Yard des JPL.

Dabei handelt es sich um ein technisches Entwicklungsmodell, mit dem das Team auf der Erde Probleme bearbeiten kann – oder eben Tests wie diesen durchführt. Solche Engineering-Modelle sind bei Marsmissionen üblich; auch für Curiosity verfügt das JPL über ein entsprechendes Modell.

„Die grundlegenden Elemente generativer KI zeigen sehr viel Potenzial, um die Säulen autonomer Navigation für das Fahren ausserhalb der Erde zu straffen: Wahrnehmung (die Felsen und Rippen sehen), Lokalisierung (wissen, wo wir sind), sowie Planung und Steuerung (den sichersten Pfad festlegen und ausführen)“, sagte Vandi Verma, Robotikexpertin für Weltraumtechnik am JPL und Mitglied des Perseverance-Engineering-Teams.

„Wir bewegen uns auf einen Zeitpunkt zu, an dem generative KI und andere intelligente Werkzeuge unseren Oberflächenrovern dabei helfen werden, Fahrten im Kilometerbereich zu bewältigen, während die Arbeitslast für die Bedienenden sinkt – und zugleich interessante Oberflächenmerkmale für unser Wissenschaftsteam markieren, indem riesige Mengen an Roverbildern durchsucht werden.“

Warum volle Autonomie noch schwer ist: Unsicherheit und Re-Lokalisierung

KI wird in unserem Alltag schnell allgegenwärtig und taucht auch dort auf, wo der Nutzen nicht unbedingt überzeugend ist.

Bei der NASA geht es dabei jedoch nicht um das Aufspringen auf einen KI-Trend: Automatische Navigationssysteme werden dort seit Längerem entwickelt – aus reiner Notwendigkeit. Tatsächlich ist bei Perseverance die autonome Selbstfahrfunktion das wichtigste Mittel, um überhaupt voranzukommen.

Ein wesentlicher Faktor, der vollständig autonomes Fahren bislang bremst, ist die wachsende Unsicherheit, sobald der Rover ohne menschliche Unterstützung unterwegs ist: Je länger er fährt, desto unklarer wird seine exakte Position auf der Oberfläche.

Abhilfe schafft eine erneute Lokalisierung des Rovers innerhalb seiner Karte. Heute erledigen das Menschen. Das kostet jedoch Zeit, weil dafür auch ein kompletter Kommunikationszyklus zwischen Erde und Mars nötig ist. In der Praxis begrenzt das die Strecke, die Perseverance ohne „helfende Hand“ zurücklegen kann.

Auch an einem Ansatz, bei dem Perseverance KI zur Re-Lokalisierung nutzt, arbeitet NASA/JPL. Das grösste Hindernis dabei ist, Orbitalbilder mit den bodennahen Aufnahmen des Rovers in Übereinstimmung zu bringen. Es wirkt sehr wahrscheinlich, dass KI genau dafür trainiert wird, um diese Aufgabe besonders gut zu lösen.

Es ist offensichtlich, dass KI in der Planetenforschung eine deutlich grössere Rolle spielen wird. Der nächste Marsrover könnte sich stark von den heutigen unterscheiden – mit weiterentwickelter autonomer Navigation und weiteren KI-Funktionen. Bereits im Umlauf sind Konzepte für Schwärme fliegender Drohnen, die ein Rover aussetzt, um die Reichweite der Erkundung auf dem Mars zu vergrössern. Diese Schwärme würden von KI gesteuert, damit sie gemeinsam und autonom agieren.

Nicht nur die Marsforschung wird davon profitieren: Auch die Dragonfly-Mission der NASA zum Saturnmond Titan soll KI intensiv nutzen – nicht nur zur autonomen Navigation, wenn das Rotorfluggerät umherfliegt, sondern ebenfalls zur autonomen Datenkurierung.

„Stellen Sie sich intelligente Systeme vor – nicht nur am Boden auf der Erde, sondern auch in randnahen Anwendungen in unseren Rovern, Helikoptern, Drohnen und anderen Oberflächenelementen –, trainiert mit der geballten Erfahrung unserer NASA-Ingenieurinnen und -Ingenieure, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Astronautinnen und Astronauten“, sagte Matt Wallace, Leiter des Exploration Systems Office am JPL.

„Das ist die bahnbrechende Technologie, die wir brauchen, um die Infrastruktur und Systeme aufzubauen, die für eine dauerhafte menschliche Präsenz auf dem Mond erforderlich sind, und um die USA zum Mars und darüber hinaus zu bringen.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich von Universe Today veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.