Airbus hatte die Konzeption für den Flugbegleiter zunächst im Rahmen einer eigenfinanzierten Studie untersucht. Im August 2016 kam dann der Auftrag vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Projekt zu verwirklichen. Das gelang einem rund fünfzigköpfigen Team von Airbus und DLR sowie der Ludwig- Maximilian-Universität München (LMU) in der rekordverdächtigen Zeit von weniger als zwei Jahren. Außerdem waren Experten des Computerherstellers IBM dabei, auf dessen Watson-Technologie die künstliche Intelligenz (KI) des Projekts CIMON beruht. Dank ihr lernt der kleine Helfer selbständig, sich zu orientieren, zu bewegen, Wissen zu sammeln und seinen menschlichen Partner zu erkennen.
Als Teil der Horizons-Mission flog CIMON mit zur ISS. Sein Einsatz dort bleibt jedoch zunächst im wesentlichen auf drei Experimente beschränkt, die er zusammen mit dem deutschen Crewmitglied und zeitweiligen Kommandanten Alexander Gerst absolviert. Gemeinsam machen sie sich dran, die Farben des Rubik-Zauberwürfels zu sortieren und führen einen Versuch mit Kristallen sowie ein medizinisches Experiment durch. Dabei hilft der Helfer bei Lernprozessen, gibt Schritt-für-Schritt-Anleitungen, prüft die Erledigung mit Hilfe seiner eingebauten Kamera und greift bei Bedarf – natürlich nur verbal – auch korrigierend ein.
Mit Propellerantrieb im All
An Bord der ISS schwebt der kugelförmige Roboter, mit der Größe und Form eines Medizinballs, trotz seiner fünf Kilo Gewicht schwerelos im Raum. Damit er dabei nicht aneckt und sich auch zielgerichtet bewegen kann, ist er mit sieben röhrenförmigen Luftdüsen ausgestattet, in denen jeweils zwei kleine Propeller untergebracht sind. Sie erlauben ihm auch körpersprachliche Interaktion.
„Vier Röhren sind in der x-Achse ausgerichtet und für Vor- und Zurückfahren zuständig, wo wir die höchste Geschwindigkeit brauchen“, erläutert Philipp Schulien, Science Engineer bei Airbus in Friedrichshafen. „Bei entsprechender Ansteuerung der einzelnen Propeller geben sie dem Missionsbegleiter CIMON auch die Fähigkeit, zu nicken oder den ‚Kopf‘ zu schütteln. Zwei Röhren sind für die seitliche Bewegung, eine ist für Auf und Ab ausgerichtet. „Diese Anordnung – anstelle je eines größeren Propellers pro Achse – wurde unter anderem auch wegen der strengen Lärmschutzbestimmungen der ISS gewählt.
Wenn der Helfer mit einem Crewmitglied arbeitet, muss er sich in einer „Box“ aufhalten – einem gedachten Quader im Luftraum der Station. Um an Ort und Stelle zu bleiben, muss Assistent CIMON einigen Aufwand betreiben, denn diese Box bewegt sich mit der ständigen Rotation der ISS im Kreis. Außerdem wird die Luft an Bord ständig umgewälzt. Der herrschende Luftstrom und die Rotation würden ihn ohne Gegenwehr schnell an die nächste Bordwand drücken.
Automatische Schubimpulse
Die Propeller in seinen Luftdüsen geben deshalb regelmäßig kleine Schubimpulse zur Positionskorrektur. Die verschiedenen Bewegungen des Missionsbegleiters werden durch die Zu- und Abschaltung einzelner Propeller sowie die Drehzahl der einzelnen Motoren gesteuert. Bei letzteren handelt es sich um bürstenlose Servomotoren der Serie 0824 … B. Der Speed Controller SC1801 übersetzt die Befehle der Navigationssoftware in die richtige Drehzahl.
„Motoren von FAULHABER haben sich in der Raumfahrt bewährt“, erklärt Philipp Schulien. „Da bei der Beförderung ins All jedes Gramm und jeder Kubikzentimeter zählt, brauchen wir immer möglichst viel Antriebskraft bei möglichst geringem Gewicht und Volumen. Die gewählte Kombination ist ausgesprochen kompakt. Daneben sind absolute Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Wartungsfreiheit ebenso wichtig. Nicht zuletzt sollen die Antriebe auch möglichst wenig Energie verbrauchen und sehr leise sein, um die Crew nicht durch zusätzliche Geräuschentwicklung zu belasten.“ Aus denselben Gründen hat man auch weitere Motoren von FAULHABER für den Flug zur ISS ausgewählt: Sie treiben die Peristaltikpumpen für ein Bioexperiment an, das ebenfalls während der Horizons-Mission durchgeführt wird. Der Astronautenassistent soll nach Abschluss der Mission an Bord bleiben und sein eigenes Training weiterführen. Seine Rückmeldung wird den Entwicklern auf der Erde helfen, das Konzept zu perfektionieren.
