Deze opblaasbare robotbal moet de donkerste maankraters induiken

Een team van de Texas A&M University heeft een robot gebouwd die eruitziet als een gigantische strandbal, maar bedoeld is voor een van de zwaarste klussen in de ruimtevaart: het verkennen van maankraters die te gevaarlijk of te steil zijn voor astronauten en gewone rovers. De robot, RoboBall III, is 1,8 meter breed, weegt 150 kilogram en werd afgelopen februari getest in een steengroeve in centraal Texas. Daar rolde hij moeiteloos over rotsblokken, grind en natte klei.

Het idee komt van Robert Ambrose, een voormalig NASA-robotica-ingenieur die nu aan het hoofd staat van het onderzoek. Hij bedacht in 2003 al dat een bol de ideale vorm is voor lastig terrein: een bal kan niet omvallen, en de ronde huls beschermt de binnenkant tegen scherpe stenen, stof en de extreme temperatuurschommelingen op de maan. Promovendus Rishi Jangale werkt al vijf jaar aan het project en publiceerde onlangs met zijn team een technisch artikel over het ontwerp in IEEE Transactions on Field Robotics.

Waarom een bal beter is dan wielen

Het uiteindelijke doel is de Shackletonkrater, een 21 kilometer brede en 4 kilometer diepe krater bij de maanzuidpool. In delen van die krater komt nooit zonlicht: dit zijn zogeheten permanent beschaduwde gebieden, waar het ijskoud is en waar wetenschappers vermoeden dat lagen bevroren water en oeroud maangesteente verborgen liggen. Voor NASA is het te riskant om astronauten hierheen te sturen: wie in zo'n diepe, steile krater valt, is vrijwel onmogelijk te redden.

RoboBall lost dat op door simpelweg naar beneden te rollen. Een gewone maanverkenner op wielen zou al snel omslaan op de steile hellingen, maar een bal kan dat per definitie niet. De robot wordt eerst door een rijdende rover naar de rand van de krater gebracht en laat zich daar naar binnen rollen. Hij hoeft niet terug omhoog te rijden: in plaats daarvan kan hij verzamelde gesteentemonsters met kleine raketjes terug de krater uit schieten, naar de rover die buiten wacht.

Sturen met een slingerende arm

De besturing is verrassend eenvoudig. Binnenin de bal hangt een pendulum, een soort slinger, die het zwaartepunt van de robot verschuift. Wijst de slinger naar voren, dan rolt de bal vooruit; helt hij naar links of rechts, dan stuurt de robot die kant op. Ook remmen op een helling gebeurt zo: de slinger wordt tegen de rijrichting in gezet. De robot heeft maar twee bewegende onderdelen, beide veilig weggewerkt binnen de opblaasbare huls, wat volgens experts van Georgia Tech uniek maakt hoe goed de techniek beschermd is tegen stof en vuil.

Na de eerste tests bouwde het team een nieuwe versie met twee-en-een-half keer meer koppel, waardoor de bal nu ook hellingen van 20 graden op kan en over kleine obstakels kan springen. In de nieuwste proeven reed de op afstand bestuurde robot zelfstandig steile hellingen af, kwam overeind uit zachte ondergrond en testte het lanceren van monsters. Een concrete maanmissie is er nog niet, maar de bouwstenen voor een betaalbare verkenner van de gevaarlijkste plekken op de maan liggen er.