НАСА разработва нова форма на изкуствен интелект (ИИ) за своите сателити, която ще промени начина, по който те събират и приоритизират данни за Земята. При неотдавнашен тест спътник успява автономно да засече облаци по пътя си, да обработи информацията на борда и за по-малко от 90 секунди да реши дали да заснеме или да пропусне дадено изображение на земната повърхност – без никаква помощ от наземния контрол.

Динамично насочване: Сателитите започват да „мислят“

Технологията зад този пробив се нарича динамично насочване (Dynamic Targeting) – концепция, разработвана през последното десетилетие в Лабораторията за реактивно задвижване на НАСА (JPL) в Южна Калифорния. Тя представлява скок към автономно вземане на решения от космически апарати.

Стив Чиен, главен изследовател на проекта и технически сътрудник по ИИ в JPL, обяснява амбицията зад това начинание: „Идеята е космическият апарат да действа повече като човек. Вместо просто да вижда данни, той мисли какво показват данните и как да реагира.“ Настоящата цел е да се даде възможност на сателитите да различават ясно небе от облаци и да пропускат кадри, блокирани от облаци, които биха изразходвали излишно честотна лента и място за съхранение.

Избягване на облаци с бордова обработка

Първият полетен тест е проведен на CogniSAT-6 – кубсат с размерите на куфарче, изстрелян през март 2024 г. Управляван от Open Cosmos и оборудван с AI процесор, разработен от Ubotica, космическият апарат успешно демонстрира основната функционалност на системата за динамично насочване: засичане и избягване на облаци.

Тъй като сателитът няма специализирана насочена напред камера, той се накланя на 40 до 50 градуса, за да прави снимки пред орбиталната си пътека, използвайки своя оптичен сензор, който улавя както видима, така и близка инфрачервена светлина. Бордовият изкуствен интелект обработва изображението, използвайки специализиран алгоритъм, обучен да идентифицира облаци. Ако сцената е ясна, космическият апарат се подготвя да заснеме земята; ако е облачно, той отменя операцията, за да спести място за съхранение и енергия.

Бен Смит от JPL, част от Офиса за космически технологии на НАСА, който финансира проекта, подчертава практическата полза: „Ако можете да бъдете умни относно това какво снимате, тогава ще заснемате само земята и ще пропускате облаците. По този начин няма да съхранявате, обработвате и изтегляте всички тези изображения, които изследователите наистина не могат да използват.“

Всичко това – от накланянето на сателита до анализирането на изображения и коригирането на плана за заснемане – отнема само 60 до 90 секунди. Междувременно сателитът продължава да се движи около планетата в ниска околоземна орбита със скорости, достигащи близо 27 000 км/ч.

От избягване на облаци до лов на горски пожари

Въпреки че настоящият фокус е върху избягването на облаци, дългосрочният план на НАСА е много по-амбициозен. Предстоящите тестове ще обърнат сценария: вместо да избягват облаци, динамичното насочване ще ги търси, идентифицирайки силни бури и метеорологични системи в реално време. Други алгоритми ще позволят на ИИ да засича термични аномалии като горски пожари и вулканични изригвания, целящи да уловят преходни явления, които често убягват на настоящите сателитни системи.

Всеки от тези бъдещи случаи на употреба ще изисква прецизно настроени модели, способни да идентифицират специфични модели с достатъчна точност, за да коригират поведението на сателита в движение. Чиен нарече този първи успешен тест „изключително важна стъпка“, подготвяйки почвата за бъдещи внедрявания в оперативни научни мисии.

Към интелигентни сателитни мрежи

Визията на НАСА надхвърля оборудването на един-единствен сателит с ИИ. Екипът вече планира да тества концепция, наречена „Федерално автономно измерване“ (Federated Autonomous MEasurement), която ще даде възможност на множество сателити да си сътрудничат. Водещ сателит би могъл да анализира изображения и да комуникира инструкции за насочване към следващи космически апарати, позволявайки на цяло съзвездие да работи заедно, за да се фокусира върху конкретни явления.

НАСА вижда потенциал за прилагане на динамичното насочване и в дълбокия космос. Екипът по-рано експериментира с автономно засичане на струи, използвайки данни от орбиталния апарат Rosetta на ESA, насочвайки се към емисии от кометата 67P/Чурюмов-Герасименко.

На Земята тази технология би могла да бъде адаптирана за радарни системи за изследване на редки и бързо развиващи се събития като дълбоки конвективни ледени бури, използвайки измерване напред, за да се фокусира върху тези екстремни метеорологични модели, докато се формират. По-широката цел на НАСА е да разположи гъвкави и отзивчиви инструменти, които могат да предоставят „нови измервания“ в широк спектър от мисии.