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Zwei KI-gesteuerte Roboter spielten im Weltraum Verstecken – die allererste direkte Zusammenarbeit zwischen Astronauten-Assistenzsystemen verschiedener Raumfahrtbehörden.
JAXA, DLR, Airbus und SEC ermöglichten die Multi-Roboter-Kooperation gemeinsam mit der Unterstützung von IBM.
Experiment ebnet den Weg für eine durch Robotik und KI verbesserte bemannte Raumfahrt.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Japanische Organisation für Luft- und Raumfahrt (JAXA) haben einen Meilenstein in der Robotik an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) bekanntgegeben, der den Weg für fortschrittlichere Mensch-Roboter-Teams im All ebnet.

Bei der am 29. Juli abgeschlossenen ICHIBAN-Mission (japanisch für »Der Erste«) kommunizierten und kooperierten erstmals zwei separat entwickelte Astronauten-Assistenzroboter über zwei verschiedene IT-Netzwerke miteinander.

Die Zusammenarbeit zwischen den beiden unterschiedlichen freifliegenden Robotersystemen eröffnet den Raumfahrtagenturen neue Möglichkeiten, die Arbeit der Astronauten durch Robotik und KI zu ergänzen und zu verbessern. So können die Agenturen und Systeme jetzt zusammenarbeiten, um ISS-Experimente zu beschleunigen, die ISS auf Mängel zu untersuchen und die Sicherheit der Astronauten zu verbessern.

»IBM ist seit vielen Jahrzehnten ein wichtiger Technologiepartner der Raumfahrtindustrie, von den Apollo-Mondmissionen bis hin zu Innovationen an Bord der Internationalen Raumstation. Die ICHIBAN-Mission stellt den nächsten entscheidenden Schritt dar: die Kombination von künstlicher Intelligenz und Robotik zur Verbesserung der Fähigkeiten und der Sicherheit der Astronauten. Die sichere, systemübergreifende Kommunikation und Kooperation zwischen Robotern verschiedener Raumfahrtagenturen auf Basis der Technologie von IBM watsonx eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Raumfahrt«, so Matthias Biniok, Head of IBM Client Engineering DACH.

Die beiden Roboter – Int-Ball2 der JAXA und der CIMON* des DLR – wurden ursprünglich nicht für diese Aufgaben konzipiert. Die beteiligten Teams entwickelten neue, KI-gestützte Erweiterungen, um beide Roboter sicher zu verbinden.

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Roboterhelfer an Bord der ISS

CIMON wurde im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur am DLR von Airbus und mit Unterstützung von IBM als autonomer Assistenzroboter für Astronauten auf der ISS entwickelt. Mithilfe der Verarbeitung natürlicher Sprache und der Bilderkennungstechnologie kann CIMON über Sprachbefehle mit der Besatzung interagieren und seine Umgebung visuell und akustisch wahrnehmen. CIMON basiert auf watsonx, dem KI-Portfolio von IBM. Für die ICHIBAN-Mission wurden die CIMON-Integration, die Einsatzplanung und -durchführung mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und von BIOTESC, dem zuständigen Missionszentrum mit Sitz in der Schweiz, realisiert.

Int-Ball2 ist eine Kameradrohne der JAXA, die die Kameraarbeit der Astronauten unterstützt, während SEC die Entwicklung der integrierten Managementsoftware und der Bodenbetriebssysteme unterstützte. Es ist seit 2023 im japanischen Kibo-Modul der ISS stationiert und wird vom JAXA Tsukuba Space Center in Japan ferngesteuert. Int-Ball2 ermöglicht es dem Bodenkontrollteam, die Arbeit der Astronauten im Kibo-Modul zu filmen und zu überwachen, ohne dass ständig Kameras eingerichtet werden müssen. Die Astronauten an Bord der ISS verbringen bereits etwa zehn Prozent ihrer Arbeitszeit damit, zu fotografieren.

Verstecken spielen

Zu den Zielen der ICHIBAN-Mission gehörten:

Demonstration und fortschrittlicher Kommunikations- und Aktionsfähigkeiten mehrerer verschiedener Roboter, die in Echtzeit an Bord der ISS arbeiten.
Vorstellung der ersten bidirektionalen Kommunikation zwischen Hardwaresystemen in verschiedenen Modulnetzen auf der ISS.
Förderung des öffentlichen Engagements und der Öffentlichkeitsarbeit, um die Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit bei der Förderung der bemannten Raumfahrt hervorzuheben.

Um diese Ziele zu erreichen, gab der JAXA-Astronaut Takuya Onishi über CIMON Sprachbefehle zur Fernsteuerung von Int-Ball2, das sich in einem separaten ISS-Modul befand. Int-Ball2 übertrug Bilder auf den CIMON-Monitor, so dass Onishi erfolgreich nach Gegenständen suchen konnte, die irgendwo auf der Station versteckt waren. Bis dahin konnten die Fotos von Int-Ball2 nur an die japanische Kontrollstation auf der Erde übermittelt werden, nicht aber an den Roboter einer anderen Agentur auf der ISS. Zu den versteckten Gegenständen gehörten ein Rubiks Cube, ein Hammer, Schraubendreher sowie eine ältere, ausgemusterte Version von Int-Ball.

Für das Experiment hat IBM neue Dialogfunktionen für CIMON entwickelt, die auf der watsonx-Technologie basieren und über ein drahtloses Update bereitgestellt wurden. Mit diesen neuen Funktionen ist vorgesehen, dass die ISS-Astronauten Int-Ball2 im japanischen Kibo-Modul über Sprachbefehle an CIMON steuern können. Das Robot Operation System (ROS) von CIMON ist so konzipiert, dass es diese Befehle erkennt und sie, wenn möglich, über die ISS-Netzwerke an Int-Ball2 übermittelt. Int-Ball2 wird dann programmiert, um die Befehle im Kibo-Modul auszuführen.

Dieser Meilenstein unterstreicht das immense Potenzial für künftige Missionen, bei denen Astronauten und mehrere Roboter auf integrierte und intuitive Weise zusammenarbeiten und so die menschlichen Fähigkeiten in schwierigen Weltraumumgebungen verbessern. Weitere Versuche zur Erforschung neuer Anwendungen sind bereits in Planung. Das Experiment wurde in Übereinstimmung mit den geltenden ISS-Sicherheitsstandards durchgeführt.

»Die ICHIBAN-Demonstration auf der ISS in Zusammenarbeit mit unseren Kollegen bei JAXA stellt einen bedeutenden Meilenstein in der Weltraumrobotik dar. Die erste Kommunikation zwischen den unabhängig voneinander entwickelten Systemen CIMON und IntBall2 ebnet den Weg für die Vernetzung von künstlicher Intelligenz und Robotik in der Erkundung. Diese Errungenschaft wird die Unterstützung für die Astronauten erheblich verbessern«, so Dr. Christian Rogon von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

»Die ICHIBAN-Mission stellt einen entscheidenden Schritt hin zu einer nahtlosen Zusammenarbeit von Robotern im Weltraum dar. Durch die Zusammenarbeit von Int-Ball2 und CIMON demonstrieren wir nicht nur technische Synergien, sondern unterstreichen auch die Stärke integrierter Mensch-Roboter-Teams. Diese Mission zeigt, wie die Kooperation zwischen Robotern und Menschen neue Möglichkeiten eröffnen kann, um Astronauten zu unterstützen und die Raumfahrt voranzubringen«, Sagt Seiko Piotr Yamaguchi, Ingenieur am JAXA Human Spaceflight Technology Center (Robotics System Integration Team)

*Crew Interactive MObile CompanioN (CIMON®) ist ein wissenschaftliches Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), entwickelt und durchgeführt von Airbus und IBM Deutschland, betreut von Wissenschaftlern des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universitätsklinik und finanziert mit Bundesmitteln. CIMON® ist eine EU-registrierte Marke des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

https://www.dlr.de/en/dlr/german-space-agency-at-dlr

Über Airbus

Airbus ist das größte Luft- und Raumfahrtunternehmen in Europa und bietet Produkte, Dienstleistungen und Lösungen für die Bereiche Verkehrsflugzeuge, Hubschrauber, Verteidigung und Raumfahrt an. Auf der Grundlage von mehr als einem halben Jahrhundert Erfahrung in der Luft- und Raumfahrttechnik zeichnen sich die Produkte von Airbus durch Innovation aus. Von Verkehrsflugzeugen und Hubschraubern, die Menschen auf der ganzen Welt verbinden und zusammenführen, bis hin zu Militärflugzeugen und Satelliten, die Bürger und Länder schützen, ermöglichen Airbus-Produkte ein modernes und vernetztes Leben.

Über BIOTESC

BIOTESC ist das das schweizerische User Support and Operations Center der ESA verantwortlich für die Planung, das Testen und die Umsetzung von Einsätzen von CIMON auf der ISS. Das BIOTESC team hat die ICHIBAN Mission von Anfang an begleitet. Während der Operations auf der ISS haben BIOTESC Mitarbeiter sowohl die beteiligten Astronauten als auch CIMON aus dem Kontrollraum in der Schweiz unterstützt. BIOTESC ist an der Hochschule Luzern angesiedelt.

Über das DLR

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist das nationale Forschungs- und Technologiezentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt, Energie, Transport, Sicherheit und Verteidigung. Die Arbeit des DLR umfasst ein breites Spektrum von Anwendungen und liefert Ergebnisse und Innovationen zum Nutzen von Industrie und Wirtschaft, Behörden und dem öffentlichen Sektor. Im Mittelpunkt der DLR-Mission steht das Engagement für die Gesellschaft, das das DLR durch einen umfassenden Wissensaustausch und gezielten Technologietransfer erreicht. Die Deutsche Raumfahrt-Agentur im DLR ist im Auftrag der Bundesregierung für die Planung und Durchführung der deutschen Raumfahrtaktivitäten zuständig. Zusätzlich verwalten zwei Projektträger im DLR die Förderprogramme für Forschung und Industrie.

Das Klima der Erde verändert sich ebenso wie die globale Mobilität und Technologie. Das DLR nutzt das Know-how seiner 51 Forschungsinstitute und -einrichtungen, um Lösungen für diese Herausforderungen zu entwickeln. Alle 11.000 Mitarbeiter haben einen gemeinsamen Auftrag: die Erforschung der Erde und des Weltraums und die Entwicklung von Technologien für eine nachhaltige Zukunft. Die Technologien des DLR bleiben nicht im Labor, sondern werden in die Gesellschaft transferiert und stärken den Forschungs- und Industriestandort Deutschland.

Über die Europäische Weltraumorganisation (ESA)

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist Europas Tor zum Weltraum.

Die ESA ist eine zwischenstaatliche Organisation, die 1975 gegründet wurde. Ihre Mission ist es, die Entwicklung europäischer Raumfahrtkapazitäten zu gestalten und sicherzustellen, dass Investitionen in die Raumfahrt den Bürgerinnen und Bürgern Europas und der Welt zugutekommen.

Die ESA hat 23 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, Tschechien, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Slowenien, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Lettland, Litauen und die Slowakei sind assoziierte Mitglieder.

Die ESA arbeitet insbesondere mit der EU an der Umsetzung der Programme Galileo und Copernicus sowie mit Eumetsat an der Entwicklung meteorologischer Missionen.

Mehr über die ESA erfahren Sie unter www.esa.int

Über IBM

IBM ist ein führender Anbieter globaler Hybrid-Cloud und KI sowie von Beratungsexpertise. Wir helfen Kunden in mehr als 175 Ländern, Erkenntnisse aus ihren Daten zu gewinnen, Geschäftsprozesse zu optimieren, Kosten zu senken und Wettbewerbsvorteile in ihren Branchen zu erzielen. Mehr als 4.000 Behörden und Unternehmen in kritischen Infrastrukturbereichen wie Finanzdienstleistungen, Telekommunikation und Gesundheitswesen verlassen sich auf die Hybrid-Cloud-Plattform von IBM und Red Hat OpenShift, um ihre digitale Transformation schnell, effizient und sicher zu gestalten. Die bahnbrechenden Innovationen von IBM in den Bereichen KI, Quantencomputing, branchenspezifische Cloud-Lösungen und Beratung bieten unseren Kunden offene und flexible Optionen. All dies wird unterstützt durch das seit langem bestehende Engagement von IBM für Vertrauen, Transparenz, Verantwortlichkeit, Integration und Service. Weitere Informationen finden Sie unter ibm.com.

Über JAXA Human Spaceflight Technology Directorate

Die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ist eine zentrale Exekutivorganisation, die die japanische Regierung bei der Entwicklung und Nutzung der Raumfahrt technisch unterstützt.Das Human Spaceflight Technology Directorate von JAXA befasst sich mit der Ausweitung menschlicher Aktivitäten und fördert die Nutzung der einzigartigen Weltraumumgebung durch den Betrieb des experimentellen Moduls »Kibo« der ISS Japan. Unser Ziel ist es, die wissenschaftliche Nutzung des Weltraums zu erweitern und der Menschheit und den Aktivitäten auf der Erde einen Nutzen zu bringen. Über die ISS hinaus treibt das Human Space Technology Directorate aktiv Projekte für die künftige Erforschung des Weltraums durch den Menschen voran, darunter die Entwicklung des Lunar Gateway sowie bemannte (Pressurized Rover) und unbemannte Missionen (LUPEX) zum Mond. Die JAXA arbeitet auch aktiv an der Erforschung und Entwicklung von Robotertechnikunterstützung, die zukünftige bemannte Raumfahrtmissionen verbessern soll.

https://global.jaxa.jp/

Über SEC

Systems Engineering Consultants (SEC) ist ein Softwareentwicklungsunternehmen, das auf Echtzeittechnologie spezialisiert ist und zur Sicherheit und Entwicklung der Gesellschaft beiträgt. Die Echtzeittechnologie ist eine universelle Form der Technologie, die für die Entwicklung fortgeschrittener Computersysteme verwendet wird. Wir bieten Echtzeitsoftware in vier verschiedenen Geschäftsbereichen an: mobile Netzwerke, Internettechnologie, öffentliche Infrastruktur, Raumfahrt, Robotik und Spitzentechnologien. Für die Internationale Raumstation entwickeln wir »Int-Ball2« und das Transport- und Handhabungsrobotersystem »PORTRS«.

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