In dem Arbeitspaket 2200 soll die gesamte Navigation und Kommunikation robotischer Systeme untersucht und technisch umgesetzt werden. Ziel ist eine technische Machbarkeit für den Datenaustausch mit den Systemen in einer unbekannten Umgebung. Dazu müssen einerseits die wissenschaftlichen Daten übertragen werden, andererseits müssen die „Housekeeping“ Daten, die den Zustand der Instrumente abfragen, ebenfalls übermittelt werden. Die Positionierung der Instrumente in der unbekannten Umgebung ist eine weitere Aufgabe, die eng thematisch mit der Kommunikation verknüpft ist, da beide Aufgaben über die gleichen Kanäle erfolgen können.
Kommunikation
Die Kommunikation mit einer Infrastruktur auf extraterrestrischen Körpern hängt stark von der Position auf dem Körper sowie der erforderlichen Datenrate ab. Eine Kommunikation mit entfernten Körpern benötigt auch immer entsprechend gute Antennen auf der Erde bzw. auf dem entfernten Körper, um eine ausreichende Datenrate zu gewährleisten. Neben diesem Hauptlink ist bei einer extraterrestrischen Infrastruktur die Kommunikation der einzelnen (stationären oder mobilen) Elemente mit dem Zentralmodul wichtig, welches den Link zur Erde darstellt.
Für Anwendungen in der Tiefsee werden hauptsächlich Kabelverbindungen oder Schallimpulse zur Kommunikation eingesetzt. Lander, autonome und ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge kommunizieren mit einer umfassenden Infrastruktur an der Wasseroberfläche, bestehend aus schwimmenden Objekten, wie Schiffen, zur Erfassung und Aufbereitung der Daten sowie als Verbindung zur Satellitenkommunikation. Einige Instrumente tauchen auf und sind in der Lage Daten via Satellit selbst auszutauschen.
Innerhalb der Allianz soll eine allgemeine Kommunikationsstruktur, basierend auf einer Hybrid-Lösung, entworfen werden. D.h. einige Hauptmodule besitzen die Fähigkeit mit der übergeordneten Infrastruktur zu kommunizieren um mit einer hohen Bandbreite Daten auszutauschen und Befehle zu übertragen. Ergänzend dazu sollen kleinere Module auf dem Planeten bzw. dem Meeresboden die Kommunikation bereitstellen und einige Repeater die Reichweiten erhöhen. Ihre Ausführung, Größe, Bandbreite und Reichweite variiert in Abhängigkeit vom Einsatz. Eine praktikable Lösung für die individuellen Anforderungen und Fähigkeiten der Kommunikationsmodule zu finden ist obligatorisch.
Die Kommunikationsstruktur sollte unabhängig vom umgebenden Medium wie bspw. Vakuum, Gas oder Wasser sein. Dieses Ziel kann durch einen modularen Ansatz erreicht werden. Abhängig von der Umgebung können Endeffektoren bzw. Träger (Radiowellen, Kabel, Laser) modifiziert werden, während Software, Auslegung der Elektronik und Protokollschichten unverändert bleiben. Verschiedene für den Datentransfer potentielle Technologien der Endeffektoren, wie Radiowellen oder optisch basierte Konzepte sind im Hinblick ihrer Leistung in der jeweiligen Umgebung zu vergleichen.
Navigation
Die Navigation stellt für die Planung und Umsetzung autonomer und ferngesteuerter Operationen einen Engpass dar und ist damit die zweite Priorität beim Aufbau einer komplexen Infrastruktur in einer unbekannten Umgebung. Präzise Landefähigkeiten sind für wissenschaftliche Einsätze von Multi-Landern und zum Aufbau einer Infrastruktur im extraterrestrischen Bereich und in der Tiefsee unerlässlich. Ein Leitsystem, platziert am Fahrzeug und/oder am Landeplatz, ist erforderlich, um bei Anflug und Landung exakte Positionsdaten zur Verfügung zu stellen. Es gibt verschiedene Positionssysteme die verwendet oder untersucht werden. Die am häufigsten angewandte Technologie im Bereich der Tiefsee ist die Erfassung akustischer Signale. Die vom Meeresboden reflektierten Schallwellen werden von Hydrofonen aufgezeichnet. Durch die Verwendung mehrerer Hydrofone kann ein dreidimensionales Abbild des Meeresbodens, einschließlich der Position des Unterwassergerätes, bestimmt werden. Alternativ können durch den Doppler-Effekt die Position und die Richtung eines sich bewegenden Fahrzeuges bestimmt werden.
Die lokale Navigation auf einer planetaren Oberfläche in der Nähe einer existierenden Infrastruktur kann über Laufzeitmessungen von Radiowellen erfolgen. Hierzu werden Nodes um das zentrale Modul positioniert. Mit der Messung der Laufzeiten von Signalen kann dann anhand von mindestens 3 Knotenpunkten die eigene Position bestimmt werden. Da dieses System in der Genauigkeit begrenzt ist, kann eine weitere exaktere Positionierung durch optische Navigation und Erfassung der Umgebung durch Stereokamerasysteme erfolgen.
