Voordat astronauten dagen, weken of zelfs maanden de zwaartekracht van de aarde verlaten, oefenen ze op de beroemde parabolische vluchten van NASA. Tijdens deze intense ritten in aangepaste passagiersvliegtuigen ervaren de deelnemers een reeks maagkrampende ups en downs, terwijl de steile op-en-neerbewegingen van het vliegtuig een omgeving zonder kracht creëren. Onlangs heeft de robot echter een vergelijkbare opleiding gekregen als zijn menselijke tegenhangers, mogelijk voorafgaand aan hun reizen naar de ruimte.
Een paar jaar geleden hielpen acht studenten van ETH Zürich in Zwitserland mee aan het ontwerp van de SpaceHopper. De kleine driepotige bot is speciaal ontworpen om te werken met omgevingen met een lage zwaartekracht, zoals asteroïden, en is bedoeld om (je raadt het al) door de omgeving te springen. Met behulp van een neuraal netwerk dat is getraind in simulaties van diepgaande versterkingsleer, is de SpaceHopper ontworpen om te springen, te zweven met behulp van de lage zwaartekracht van de asteroïde, en zich vervolgens in de lucht te oriënteren en te stabiliseren voordat hij veilig op de grond landt. Van daaruit herhaalt het dit proces om lange afstanden efficiënt af te leggen.
Maar het is één ding om een machine te ontwerpen die theoretisch werkt in computersimulaties; het is iets anders om hem in de echte wereld te bouwen en te testen.
Het sturen van een SpaceHopper naar de dichtstbijzijnde asteroïde is geen erg kosteneffectieve of gemakkelijke manier om de lancering te testen. Maar dankzij de European Space Agency en Novespace, een bedrijf gespecialiseerd in vliegreizen over nulafstanden, kon de robot zijn bewegingen testen in het op één na beste ding.
Tijdens een recente parabolische vlucht van 30 minuten lieten onderzoekers SpaceHopper opereren in een kleine ruimte op de Airbus A310 van Novespace voor meer dan 30 zero-g-simulaties, die elk tussen de 20 en 25 seconden duurden. In één experiment lieten operators de robot in de lucht los toen het vliegtuig de zwaartekracht raakte, en keken vervolgens hoe hij terugkeerde naar specifieke oriëntaties met alleen beenbewegingen. In een andere test programmeerde het team de SpaceHopper om van de grond te springen en zichzelf te heroriënteren voordat hij zachtjes in botsing kwam met een nabijgelegen vangnet.
Omdat parabolische vluchten volledig zwaartekrachtvrije omgevingen creëren, debuteerde de SpaceHopper feitelijk met minder zwaartekracht dan een hypothetische asteroïde. Hierdoor kon de robot niet “landen” zoals hij zou doen in een situatie van microzwaartekracht, maar het aantonen van zijn vermogen om zich in realtime te oriënteren en aan te passen was nog steeds een grote stap voorwaarts voor de onderzoekers.
[Related: NASA’s OSIRIS mission delivered asteroid samples to Earth.]
“Tot dat moment hadden we geen idee hoe goed het zou werken en wat de robot eigenlijk zou doen”, zegt SpaceHopper-teamlid Fabio Bühler in een recente video van ETH Zürich. “Daarom waren we zo opgewonden toen we het zagen werken. Er viel een enorme last van onze schouders.”
De makers van SpaceHopper geloven dat het plaatsen van hun hoppende bot op een asteroïde astronomen op een dag zou kunnen helpen nieuwe inzichten te verwerven in de geschiedenis van het universum, en ook informatie zou kunnen verschaffen over de vroegste tijdperken van ons zonnestelsel. Bovendien zijn veel asteroïden gevuld met waardevolle zeldzame aardmetalen – hulpbronnen die enorme voordelen zouden kunnen bieden in tal van industrieën in het thuisland.