Voor het eerst hebben onderzoekers met succes een in een baan om de aarde draaiende satelliet gedemonstreerd die zichzelf autonoom heroriënteert met behulp van kunstmatige intelligentie. Deze prestatie, een belangrijke stap in de richting van volledig onafhankelijke ruimteoperaties, zou de veiligheid, efficiëntie en kosteneffectiviteit van satellietmissies dramatisch kunnen verbeteren.
De uitdaging van satellietoriëntatie
Satellieten in een baan om de aarde zijn onderworpen aan de meedogenloze aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de aarde en het momentum van hun initiële inzet. Terwijl de zwaartekracht ze ronddraait, is nauwkeurige controle over hun houding – hun oriëntatie in de ruimte – essentieel. Deze controle bepaalt de richting van instrumenten, beheert de thermische blootstelling aan de zon en maakt herpositionering mogelijk voor optimale prestaties. Traditioneel werden houdingsaanpassingen beheerd door menselijke operators of voorgeprogrammeerde softwareroutines. Beide methoden zijn tijdrovend, duur en beperkt door hun onvermogen zich aan te passen aan onvoorziene omstandigheden.
LeLaR: de doorbraak van JMU
Onderzoekers van de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Duitsland hebben een AI-systeem ontwikkeld en gedemonstreerd dat in staat is om de stand van een satelliet autonoom te controleren zonder menselijke tussenkomst. Het project, genaamd In-Orbit Demonstrator for Learning Attitude Control (LeLaR), maakt gebruik van diepgaand versterkend leren – een soort machinaal leren – om de vluchtcontrolesoftware van de satelliet te ‘leren’ hoe de oriëntatie ervan kan worden aangepast wanneer dat nodig is.
Deze aanpak vermindert de ontwikkeltijd en -kosten drastisch in vergelijking met traditionele methoden. In plaats van maanden of jaren te besteden aan het minutieus programmeren van elk mogelijk scenario, leert de AI zijn eigen gedrag in realtime aan te passen en te optimaliseren.
Hoe de test werkte
Het JMU-team trainde het AI-model eerst in een hifi-simulator. Vervolgens uploadden ze het naar de vluchtcontroller van de InnoCube-nanosatelliet, die zich momenteel in een lage baan om de aarde bevindt. Tijdens een test op 30 oktober heeft de satelliet met succes zijn stand aangepast aan een doeloriëntatie, met behulp van mechanische reactiewielen bestuurd door de AI. Het team herhaalde de test bij volgende pogingen, wat de betrouwbaarheid van het systeem bevestigde.
“Deze succesvolle test markeert een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van toekomstige satellietcontrolesystemen”, zegt Tom Baumann, een JMU-onderzoeksassistent die bij het project betrokken is. “Het laat zien dat AI niet alleen kan presteren in simulaties, maar ook nauwkeurige, autonome manoeuvres kan uitvoeren onder reële omstandigheden.”
De bredere trend: AI in ruimteautomatisering
Hoewel LeLaR de eerste keer is dat een satelliet zijn eigen oriëntatie in een baan om de aarde heeft gecontroleerd, maakt het deel uit van een groeiende trend naar door AI aangedreven automatisering in de ruimte. Het Jet Propulsion Laboratory van NASA heeft AI gebruikt om satellietcamera’s dynamisch te richten en bewolking te vermijden. Het U.S. Naval Research Laboratory ontwikkelt Autosat, een systeem waarmee satellieten hun signalen kunnen kalibreren en autonoom gegevens kunnen verzenden. Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Davis en Proteus Space bereiden een satelliet voor die zijn eigen gezondheid kan monitoren, waardoor ingenieurs vrijkomen voor andere taken.
Wat dit betekent voor de toekomst
De LeLaR-demonstratie maakt de weg vrij voor eenvoudigere, efficiëntere satellietontwikkeling, waardoor de kosten worden verlaagd en de implementatie wordt versneld. Professor Sergio Montenegro, teamlid bij JMU, benadrukte het belang van de doorbraak: “Het is een grote stap richting volledige autonomie in de ruimte. We staan aan het begin van een nieuwe klasse satellietcontrolesystemen: intelligent, adaptief en zelflerend.”
Deze vooruitgang duidt op een verschuiving naar meer onafhankelijke en veerkrachtige ruimteoperaties, waarbij satellieten zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden en complexe taken kunnen uitvoeren zonder voortdurend menselijk toezicht. Het tijdperk van volledig autonome satellieten is niet langer een ver vooruitzicht; het wordt snel werkelijkheid
