Po raz pierwszy badaczom udało się zademonstrować autonomiczną reorientację satelity orbitalnego przy użyciu sztucznej inteligencji. To osiągnięcie, stanowiące znaczący krok w kierunku w pełni niezależnych operacji kosmicznych, może znacząco poprawić bezpieczeństwo, wydajność i opłacalność misji satelitarnych.
Problem z orientacją satelity
Satelity na orbicie podlegają nieustannemu przyciąganiu ziemskiej grawitacji i pędowi od chwili ich początkowego rozmieszczenia. Podczas gdy grawitacja utrzymuje je na orbicie, precyzyjna kontrola ich postawy – ich orientacji w przestrzeni – ma kluczowe znaczenie. Sterowanie to określa kierunek narzędzi, zarządza ciepłem słonecznym i umożliwia zmianę położenia w celu uzyskania optymalnej wydajności. Tradycyjnie zmiany położenia są wykonywane przez operatorów lub przez zaprogramowane procedury oprogramowania. Obie metody są czasochłonne, kosztowne i ograniczone przez brak możliwości dostosowania się do nieprzewidzianych okoliczności.
LeLaR: Przełom od JMU
Naukowcy z Uniwersytetu Juliusa Maximiliana w Würzburgu (JMU) w Niemczech opracowali i zademonstrowali system sztucznej inteligencji zdolny do autonomicznego kontrolowania położenia satelity bez interwencji człowieka. Projekt o nazwie In-Orbit Demonstrator for Learning Attitude Control (LeLaR) wykorzystuje głębokie uczenie się przez wzmacnianie – rodzaj uczenia maszynowego – aby „nauczyć” oprogramowanie lotu satelity, jak w razie potrzeby dostosować jego orientację.
Takie podejście radykalnie skraca czas i koszty rozwoju w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Zamiast spędzać miesiące lub lata na skrupulatnym programowaniu każdego możliwego scenariusza, sztuczna inteligencja uczy się dostosowywać i optymalizować swoje zachowanie w czasie rzeczywistym.
Jak przeprowadzono test
Zespół JMU najpierw przeszkolił model sztucznej inteligencji w symulatorze o wysokiej wierności. Następnie załadowali go do kontrolera lotu nanosatelity InnoCube, znajdującego się obecnie na niskiej orbicie okołoziemskiej. Podczas testu przeprowadzonego 30 października satelita pomyślnie dostosował swoje położenie do orientacji celu za pomocą mechanicznych kół reakcyjnych sterowanych przez sztuczną inteligencję. Zespół powtarzał test w kolejnych przejazdach, potwierdzając niezawodność systemu.
„Ten pomyślny test stanowi ważny krok naprzód w rozwoju przyszłych systemów sterowania satelitarnego” – powiedział Tom Baumann, naukowiec z JMU zaangażowany w projekt. „Pokazuje, że sztuczna inteligencja może nie tylko działać w symulacji, ale także wykonywać precyzyjne, autonomiczne manewry w warunkach rzeczywistych”.
Szerszy trend: sztuczna inteligencja w automatyzacji operacji kosmicznych
Chociaż LeLaR to pierwszy raz, kiedy satelita samodzielnie kontrolował swoją orientację orbitalną, wpisuje się to w rosnący trend w kierunku automatyzacji operacji kosmicznych opartej na sztucznej inteligencji. Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA wykorzystało sztuczną inteligencję do dynamicznego namierzania kamer satelitarnych w celu uniknięcia chmur. Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych opracowuje Autosat, system umożliwiający satelitom kalibrację sygnałów i autonomiczną transmisję danych. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis i Proteus Space przygotowują satelitę, który będzie w stanie monitorować swój własny stan, odciążając inżynierów do innych zadań.
Co to oznacza dla przyszłości
Demonstracja LeLaR toruje drogę łatwiejszemu i wydajniejszemu rozwojowi satelitów, zmniejszając koszty i przyspieszając wdrażanie. Profesor Sergio Montenegro, członek zespołu JMU, podkreślił znaczenie przełomu: “To ważny krok w kierunku pełnej autonomii w przestrzeni kosmicznej. Jesteśmy na początku nowej klasy systemów sterowania satelitarnego: inteligentnych, adaptacyjnych i samouczących się”.
Postęp ten sygnalizuje zwrot w kierunku bardziej niezależnych i odpornych operacji kosmicznych, w których satelity mogą dostosowywać się do zmieniających się warunków i wykonywać złożone misje bez stałego nadzoru człowieka. Era w pełni autonomicznych satelitów nie jest już odległą perspektywą; szybko staje się to rzeczywistością.
