Управляемая искусственным интеллектом (ИИ) система уклонения от космического мусора может вскоре заменить группы экспертов, которые занимаются оценкой и прогнозированием растущего числа угроз орбитальных столкновений в замусоренном околоземном пространстве.

NASA Johnson
SpaceX Crew Dragon Endeavour приближается к МКС

Интернет-портал SPACE.COM рассказал 29 апреля 2021 года о последних достижениях применения технологий искусственного интеллекта для решения задачи уклонения космических кораблей от космического мусора.

«Каждые две недели диспетчеры космических кораблей в Европейском центре космических операций (ESOC) в немецком Дармштадте должны проводить маневры для уклонения от космического мусора на низкой околоземной орбите с помощью одного из своих 20 спутников», — сообщил Хольгер Краг, руководитель отдела космической безопасности Европейского космического агентства (ЕКА) на 8-й Европейской конференции по космическому мусору, которая проходила в режиме онлайн 20−23 апреля. Междисциплинарная команда ЕКА работает при этом 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.

«Каждый маневр по предотвращению столкновения доставляет неудобства, — говорит Крэг. — Не только из-за расхода топлива, но и из-за необходимой подготовки. Мы должны организовывать доставку специалистов на наземную станцию, что стоит денег. Иногда нам приходится прерывать сбор научных данных из-за нехватки людей на станции. Нам нужна экспертная команда, которая будет доступна круглосуточно».

Ожидается, что частота столкновений будет только увеличиваться. Но причиной столкновения не всегда является космический мусор. Такие компании, как SpaceX, OneWeb и Amazon создают мегасозвездия из тысяч спутников, выводя на орбиту больше космических аппаратов за один месяц, чем запускалось за год всего несколько лет назад. Такое увеличение космической активности вызывает озабоченность у специалистов по космическому мусору. Фактически ЕКА заявило, что почти половина предупреждений о столкновении, которые в настоящее время отслеживаются операторами агентства, связаны с небольшими спутниками.

Поэтому ЕКА обратилось к Всемирному сообществу искусственного интеллекта (Global Artificial Intelligence Community) с просьбой помочь разработать систему, которая обеспечит автоматизированное уклонение от космического мусора или по крайней мере снизит нагрузку на работу экспертов.

Esa.int
Старт «Миссии Альфа»
«Мы предоставили глобальному экспертному сообществу большой набор данных предыдущих предупреждений и поручили им использовать искусственный интеллект для прогнозирования риска столкновения в течение трех дней после предупреждения, — рассказал Рольф Денсинг, директор центра управления полётов ЕКА. — Результаты еще не идеальны, но во многих случаях ИИ смог воспроизвести процесс принятия решения и правильно определить, в каких случаях нам приходилось проводить маневр по предотвращению столкновения».
»Агентство изучит новые подходы к разработке искусственного интеллекта, такие как глубокое обучение и нейронные сети, чтобы повысить точность алгоритмов, — сообщил Тим Флорер, глава Управления по космическому мусору ЕКА. — Стандартные алгоритмы ИИ обучаются на огромных наборах данных. Но случаев, когда мы действительно проводили маневры, не так много с точки зрения ИИ. На следующем этапе мы более внимательно рассмотрим специализированные подходы ИИ, которые могут работать с меньшими наборами данных».

На данный момент алгоритмы ИИ помогают наземным командам в оценке и мониторинге каждого предупреждения о столкновении спутников с другим орбитальным телом. По словам Флорера, такая помощь ИИ поможет сократить количество привлекаемых экспертов и поможет агентству справиться с ожидаемым в ближайшем будущем увеличением интенсивности движения в космосе. Решение о том, проводить обходной маневр или нет, пока еще должен принимать человек-оператор.

«До сих пор мы автоматизировали всё, что требует обеспечить качественный мониторинг в режиме 24/7, чтобы реагировать на предупреждения о столкновении и следить за ними, — сказал Краг. — Принятие окончательного решения, проводить обходной маневр или нет, является наиболее сложной частью, которую нужно автоматизировать, и мы надеемся найти решение этой проблемы в течение следующих нескольких лет».
Esa.int
На борту космического корабля Crew Dragon Endeavour

В свою очередь Денсинг считает, что мировое сообщество должно объединить усилия для создания системы предотвращения столкновений, аналогичной современной системе управления воздушным движением, которая будет работать полностью автономно.

«В сфере воздушного движения сделан шаг вперед, — сказал Денсинг. — Маневры по предотвращению столкновений между самолетами децентрализованы и происходят автоматически. Мы еще не достигли этого, и, вероятно, потребуется много международных обсуждений».

Не только научные спутники подвержены риску орбитальных столкновений, но и космические корабли, такие как Crew Dragon от SpaceX, также могут быть задеты мусором. 24 апреля 2021 года Crew Dragon Endeavour с четырьмя астронавтами на борту подошел на опасное расстояние к небольшому обломку во время полета к Международной космической станции. Предупреждение о столкновении вынудило космонавтов прервать работу и досуг, надеть скафандры и вернуться в свои сиденья, чтобы подготовиться к возможному столкновению.

По данным ЕКА, с 1957 года — с момента запуска первого спутника СССР — было запущено около 11 370 спутников. Около 6900 из этих спутников остаются на орбите, но только 4000 продолжают функционировать.