Nanosatelita sterowana przez AI

Niemiecki zespół zaplanował skomplikowany, orbitalny manewr, który wykonała nanosatelita z użyciem samodzielnie działającej sztucznej inteligencji (SI). To pierwsze takie dokonanie w historii i przełom – podkreślają inżynierowie z Uniwersytetu w Würzburgu.

Ważny krok naprzód w rozwoju przyszłych systemów sterowania satelitami

.Wykorzystując zwykle stosowane w satelitach koła reakcyjne, SI przeprowadziła nanosatelitę o nazwie InnoCube z jego początkowego położenia do określonej, docelowej orientacji. W późniejszych testach również skutecznie i bezpiecznie sterowała satelitą, ustawiając go w pożądanej pozycji.

Tego typu manewry stabilizują satelity na orbicie i zapobiegają ich obracaniu się w sposób niekontrolowany. Służą także do kierowania satelity w pożądanym kierunku – na przykład w celu ustawienia kamer, czujników lub anten na określony cel.

Kluczową zaletą podejścia opartego na SI jest jego szybkość i elastyczność w porównaniu z klasycznymi metodami sterowania.

Jak wyjaśniają eksperci, tradycyjne układy kontroli orientacji często wymagają długotrwałego, ręcznego dostrajania parametrów przez inżynierów, niekiedy zajmującego miesiące, a nawet lata. Tymczasem SI automatyzuje ten proces.

Co więcej, stwarza możliwość tworzenia układów sterowania, które samoczynnie dostosowują się do różnic między warunkami oczekiwanymi a rzeczywistymi, eliminując potrzebę czasochłonnej ręcznej rekalibracji.

Oparty na sztucznej sterownik inteligencji został wytrenowany na Ziemi w zaawansowanej symulacji, a następnie przesłany do modelu satelity na orbicie.

Jednym z największych wyzwań było pokonanie tzw. luki Sim2Real – czyli zapewnienie, aby sterownik wytrenowany w symulacji działał równie skutecznie na rzeczywistym satelicie, już w przestrzeni kosmicznej.

„To prawdziwie przełomowy sukces. Udało nam się uzyskać pierwsze na świecie praktyczne potwierdzenie, że sterownik orientacji satelity wytrenowany z wykorzystaniem uczenia ze wzmocnieniem (Deep Reinforcement Learning) może skutecznie działać na orbicie” – podkreśla współautor eksperymentu Kirill Djebko.

„Test ten stanowi ważny krok naprzód w rozwoju przyszłych systemów sterowania satelitami. Pokazuje, że sztuczna inteligencja potrafi nie tylko działać w symulacji, ale również wykonywać precyzyjne, autonomiczne manewry w rzeczywistych warunkach” – dodaje jeden z naukowców, Tom Baumann.

Nanosatelita poleci tam, gdzie człowiek nie jest w stanie

.Badacze wyjaśniają, że takie systemy mogą być także wyjątkowo przydatne w dalekich misjach, gdzie możliwości interwencji człowieka są bardzo ograniczone.

„Kolejnym celem jest wykorzystanie osiągniętej przewagi” – mówi Djebko.

„To ważny krok w stronę pełnej autonomii w przestrzeni kosmicznej. Znajdujemy się u początku nowej klasy systemów sterowania satelitami: inteligentnych, adaptacyjnych i samodzielnie się uczących” – dodaje jego kolega, Sergio Montenegro.

W satelicie opracowanym wspólnie z ekspertami z Politechniki Berlińskiej testowane są także inne wynalazki. Jednym z nich jest bezprzewodowy system komunikacji zastępujący liczne przewody. Pozwala on zmniejszyć wagę oraz ryzyko awarii.

Misja HydroGNSS pomoże lepiej zbadać wodę na Ziemi

.Misja HydroGNSS, Europejskiej Agencji Kosmicznej, pomoże lepiej zrozumieć zasoby wody na naszej planecie. Dzięki niej naukowcy dowiedzą się więcej o zmianach klimatycznych związanych z nimi.

kładająca się z dwóch satelitów misja HydroGNSS, jest pierwszym przedsięwzięciem Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach projektu „Scout”. Wykorzystując sygnały z satelitów nawigacyjnych, HydroGNSS pomoże naukowcom uzyskać nowe informacje na temat zmiennych klimatycznych związanych z wodą.

Dwa mikrosatelity mają wystartować 11 listopada, na pokładzie rakiety Falcon 9 należącej do SpaceX z bazy sił kosmicznych Vandenberg, w ramach misji Transporter-15.

„Opracowanie pierwszej misji w ramach projektu Scout w tak szybkim czasie wymagało wyjątkowego poświęcenia i pomysłowości. Udało się nam to szczególnie dzięki głównemu wykonawcy Surrey Satellite Technology Ltd z Wielkiej Brytanii i zespołowi projektowemu ESA” – mówi Jean-Pascal Lejault z ESA.

Jak tłumaczą astronomowie, po wejściu na orbitę oba satelity będą podróżować w odległości 180 stopni od siebie wokół Ziemi, aby zmaksymalizować zasięg obserwacji. Będą one używać innowacyjnej techniki zwanej refleksometrią Global Navigation Satellite System (GNSS), aby jak twierdzą naukowcy „skanować wodę”.

Satelity nawigacyjne, takie jak GPS i Galileo, przesyłają sygnały mikrofalowe w paśmie L, które zmieniają się po odbiciu od powierzchni Ziemi. Misja HydroGNSS będzie porównywać te sygnały z bezpośrednimi zaobserwowanymi przez GNSS, aby uzyskać informacje o parametrach geofizycznych związanych z cyklem wody na Ziemi.

Misja koncentruje się na czterech zmiennych, które mają związek ze zmianami klimatu – wilgotności gleby, zmianach w wiecznej zmarzlinie, powodziami i nadziemną biomasą. Dane te są niezbędne dla poprawy zrozumienia przez naukowców obiegu wody na Ziemi, poprawienia wydajności produkcji rolnej, przewidywania powodzi, lepszego poznania terenów podmokłych, dynamiki wiecznej zmarzliny i składowania dwutlenku węgla w lasach.

Jako pierwsza misja w ramach projektu „Scout”, HydroGNSS jest częścią programu Earth Observation FutureEO ESA. Działania w jego ramach będą miały na celu pozyskanie najnowszych informacji dotyczących naszej planty, uzupełniając większe badania ESA znane jako Earth Explorer.

Jak podkreślają inżynierowie, w projekcie „Scout” nacisk kładziony jest na innowacje i elastyczność – wykorzystując niewielkie satelity do miniaturyzacji sprawdzonych już technologii lub testowania zupełnie nowych sposobów obserwacji Ziemi.

Tekst dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/pepites/misja-hydrognss-pomoze-lepiej-zbadac-wode-na-ziemi/

PAP/MB