Инженери от университета Юлиус-Максимилиан във Вюрцбург (Германия) за първи път демонстрираха автономно управление на космически апарат с помощта на изкуствен интелект.

На борда на наноспътника InnoCube технологията извърши пълен маньовър за ориентация, използвайки само усвоени способности за вземане на решения, без човешка намеса.

Пробив в космическата автономност

Системата, отговаряща за ориентацията и управлението на положението на апарата, е монтирана на тестовия спътник InnoCube.

„Получихме първото в света практическо доказателство, че система за управление на спътник, преминала дълбоко подсилващо обучение, може ефективно да работи в реални космически условия“, казва ръководителят на проекта Кирил Джебко.

По време на изпитанията изкуственият интелект няколко пъти успешно е променил посоката на спътника, демонстрирайки способност да реагира на неочаквани фактори в Космоса.

Проектът LeLaR има за цел да разработи контролери от ново поколение, които могат да стабилизират спътници, да насочват научни инструменти и да коригират траекторията им без постоянна настройка от човек.

Подобна автономност е критично важна за мисии към далечни планети и астероиди, където забавянето на сигнала прави дистанционното управление невъзможно.

Системата на Вюрцбург използва алгоритми за дълбоко подсилващо обучение (DRL)

За разлика от традиционните контролери, които следват предварително зададени правила, този изкуствен интелект се учи в симулатори, постепенно усъвършенствайки се във вземането на решения.

Така невронната мрежа не само усвоява нужните умения предварително, но и се адаптира към непредвидени ситуации. Например, външни смущения или промени в масата и баланса на апарата.

Преди изстрелването на орбита моделът DRL е преминал обучение в реалистични симулации, които имитират условията и физиката на движението в орбита.

Едно от ключовите предизвикателства било преодоляването на разликата между симулацията и реалността (Sim2Real). Проблем, който често спира внедряването на автономни системи. В случая с InnoCube той е успешно решен.

Как инженерите направиха спътника „по-умен“

Блокът за управление на положението на спътника включва маховикови ротори, които му позволяват да се завърта и насочва без използване на гориво.

Освен изкуствен интелект, на борда била тествана и системата SKITH – технология, която заменя вътрешните кабели с безжични връзки, намалявайки теглото и риска от откази.

„Тази демонстрация открива път към нови подходи в проектирането на спътници, където автономността и надеждността са от решаващо значение“, споделя инженер Ерик Дилгер.

Платформата InnoCube служи като орбитална тестова лаборатория за експерименти с ориентация, стабилизация и маневриране, което позволява на учените да проверят системите с изкуствен интелект преди внедряването им в по-големи мисии към Луната и Марс.

Последици за бъдещите космически мисии

Успехът на проекта засилва доверието в използването на изкуствен интелект в критични космически операции.

„Това показва, че интелигентни системи могат самостоятелно да управляват спътници, да изпълняват точни маневри и да вземат решения без пряк човешки контрол“, твърди професор Фрeнк Пупе.

В бъдеще такива системи ще могат автономно да коригират орбитата си, да оптимизират енергопотреблението, да предотвратяват сблъсъци с космически отпадъци и да управляват научни инструменти без човешка намеса.

„Следващата цел е да развием тези способности до пълна автономност – така че космически кораб да може да действа самостоятелно по време на дълги мисии“, обяснява Сержио Монтенегро.