Впервые исследователям удалось успешно продемонстрировать автономную переориентацию орбитального спутника с использованием искусственного интеллекта. Это достижение, значительный шаг к полностью независимым космическим операциям, может значительно повысить безопасность, эффективность и экономичность спутниковых миссий.
Проблема Ориентации Спутников
Спутники на орбите подвержены неустанному притяжению земной гравитации и импульсу от первоначального развертывания. Хотя гравитация удерживает их на орбите, точный контроль над их аттитюдом – их ориентацией в пространстве – имеет решающее значение. Этот контроль определяет направление инструментов, управляет тепловым воздействием от солнца и позволяет перепозиционировать для оптимальной производительности. Традиционно, корректировки аттитюда выполняются человеческими операторами или предварительно запрограммированными программными рутинами. Оба метода занимают много времени, дороги и ограничены своей неспособностью адаптироваться к непредвиденным обстоятельствам.
LeLaR: Прорыв от JMU
Исследователи из Университета Юлиуса-Максимилиана в Вюрцбурге (JMU) в Германии разработали и продемонстрировали систему искусственного интеллекта, способную автономно управлять аттитюдом спутника без вмешательства человека. Проект, названный In-Orbit Demonstrator for Learning Attitude Control (LeLaR), использует глубокое обучение с подкреплением – тип машинного обучения – чтобы «научить» полетное программное обеспечение спутника, как корректировать свою ориентацию при необходимости.
Этот подход резко сокращает время и стоимость разработки по сравнению с традиционными методами. Вместо месяцев или лет, потраченных на кропотливое программирование каждого возможного сценария, ИИ учится адаптироваться и оптимизировать свое поведение в режиме реального времени.
Как Проводился Тест
Команда JMU сначала обучила модель ИИ в высокоточном симуляторе. Затем они загрузили ее в контроллер полета наноспутника InnoCube, в настоящее время находящегося на низкой околоземной орбите. Во время теста 30 октября спутник успешно скорректировал свой аттитюд, чтобы соответствовать целевой ориентации, используя механические реакционные колеса, управляемые ИИ. Команда повторила тест на последующих проходах, подтвердив надежность системы.
«Этот успешный тест знаменует собой важный шаг вперед в разработке будущих систем управления спутниками», – сказал Том Бауманн, научный сотрудник JMU, участвовавший в проекте. «Он показывает, что ИИ может не только работать в симуляции, но и выполнять точные, автономные маневры в реальных условиях».
Более Широкая Тенденция: ИИ в Автоматизации Космических Операций
Хотя LeLaR представляет собой первый случай, когда спутник самостоятельно контролирует свою ориентацию на орбите, это часть растущей тенденции к автоматизации космических операций на основе ИИ. Лаборатория реактивного движения NASA использовала ИИ для динамического нацеливания спутниковых камер, избегая облачности. Исследовательская лаборатория ВМС США разрабатывает Autosat, систему, позволяющую спутникам калибровать свои сигналы и передавать данные автономно. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и Proteus Space готовят спутник, который может контролировать собственное состояние, освобождая инженеров для других задач.
Что Это Означает для Будущего
Демонстрация LeLaR прокладывает путь к более простой и эффективной разработке спутников, снижая затраты и ускоряя развертывание. Профессор Серхио Монтенегро, член команды JMU, подчеркнул значимость прорыва: «Это важный шаг к полной автономии в космосе. Мы находимся в начале нового класса систем управления спутниками: интеллектуальных, адаптивных и самообучающихся».
Этот прогресс сигнализирует о переходе к более независимым и устойчивым космическим операциям, где спутники могут адаптироваться к изменяющимся условиям и выполнять сложные задачи без постоянного человеческого надзора. Эра полностью автономных спутников больше не является отдаленной перспективой; она быстро становится реальностью.
