Орбитальный прорыв: ИИ впервые самостоятельно управляет положением спутника в космосе
Впервые в истории исследователям удалось контролировать ориентацию спутника в космосе с помощью автономного искусственного интеллекта. Это крупное достижение открывает путь к созданию более безопасных, эффективных и самостоятельных космических аппаратов.
Хотя спутники на орбите движутся под действием земной гравитации и импульса, полученного при запуске, критически важно управлять их пространственной ориентацией. От этого зависит точность наведения научных инструментов, терморегуляция под воздействием солнечного излучения и возможность маневрирования.
Это управление осуществляется через изменение аттитюда — так технически называется ориентация объекта в пространстве относительно системы отсчёта. Проще говоря, это способность разворачивать спутник в нужном направлении во время его полёта.
Традиционно эти манёвры выполняются операторами с Земли или с помощью заранее запрограммированных алгоритмов. Оба метода требуют значительного времени и средств, а также не могут учесть все возможные сценарии, особенно непредвиденные.
Группе исследователей из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана (JMU, Германия) удалось разработать и успешно продемонстрировать систему ИИ, которая способна изменять аттитуд спутника на орбите без какого-либо вмешательства человека. Это доказывает, что автономное управление космическими аппаратами в реальных условиях возможно.
Успешные орбитальные испытания подтверждают потенциал технологии
Проект под названием LeLaR использует метод машинного обучения с подкреплением. По сути, он «учит» программное обеспечение спутника самостоятельно понимать, как и когда нужно корректировать свою ориентацию. Вместо того чтобы месяцами или годами писать сложный код, инженеры могут обучить нейросеть, которая сама создаст эффективные алгоритмы управления — это гораздо быстрее и дешевле.
ИИ-модель была разработана в лаборатории JMU с помощью высокоточного симулятора, после чего её загрузили в бортовой компьютер наноспутника InnoCube, находящегося на низкой околоземной орбите.
Первый тест, проведённый 30 октября, заключался в том, чтобы задать спутнику целевую ориентацию и позволить контроллеру самостоятельно её достичь. Используя маховики, управляемые новой системой, спутник стабильно разворачивался в заданное положение. Успех был повторён в ходе нескольких последующих сеансов связи.
«Этот успешный эксперимент знаменует собой огромный шаг вперёд в разработке систем управления спутниками будущего, — заявил в своём заявлении Том Бауман, научный сотрудник JMU. — Он доказывает, что ИИ может работать не только в симуляции, но и выполнять точные автономные манёвры в реальных условиях».
Рост роли ИИ в автоматизации спутников
Хотя демонстрация команды JMU, возможно, является первым случаем самостоятельного управления ориентацией спутника на орбите, это не первое применение ИИ для автоматизации космических аппаратов.
Лаборатория реактивного движения NASA успешно использовала систему ИИ для динамического наведения камеры спутника на Землю, чтобы избежать облачного покрова. Исследователи из Военно-морской научно-исследовательской лаборатории США готовятся к развёртыванию своей системы Autosat, которая позволит спутнику автономно калибровать сигнал, а также отправлять и получать данные без участия человека.
Однако ни одна из этих систем ранее не брала на себя непосредственное управление движением самого спутника. Новый подход открывает путь к более простой и эффективной разработке космических аппаратов, снижая затраты и ускоряя их развёртывание.
«Мы находимся у истоков нового класса систем управления спутниками: интеллектуальных, адаптивных и способных к самообучению», — подчеркнул профессор Серхио Монтенегро, участник проекта LeLaR.
Это достижение знаменует начало новой эры «когнитивных» спутников. В ближайшем будущем такие технологии позволят создавать орбитальные группировки, способные самостоятельно перестраиваться, кооперироваться для выполнения сложных задач и оперативно реагировать на изменяющуюся обстановку. Например, спутники связи смогут автономно уворачиваться от космического мусора, а научные зонды — без команды с Земли менять ориентацию для изучения внезапно возникших явлений, таких как вспышки на Солнце или гамма-всплески.
Развитие этой технологии также критически важно для будущих миссий в дальний космос, где задержка связи делает прямое управление с Земли практически невозможным. Автономные системы на основе ИИ станут мозгом и нервной системой межпланетных станций, которые сами будут принимать решения на пути к другим мирам.
