Intel·ligència artificial darrere del vol espacial del segle XXI

És el 4 d’octubre de 1957 i la Unió Soviètica acaba d’introduir el primer satèl·lit de la humanitat, l’Sputnik 1, cap al veritable entorn orbital al voltant de la Terra, marcant l’inici de l’Era Espacial.

Al llarg dels anys seixanta i setanta, els llançaments augmenten ràpidament, a mesura que els Estats Units, la Unió Soviètica i altres països competeixen per l’espai, descobrint i utilitzant l’immens valor de les “vies orbitals” que tenim a sobre, un recurs natural preciós i limitat.

Ningú no pensa en restes espacials, escombraries abandonades ni satèl·lits abandonats.

Ara, són els anys vuitanta i noranta, i Bessons i Apol·lo han deixat pas molt temps a Soyuz i els transbordadors, volant activament a l’òrbita baixa de la Terra per construir la naixent Estació Espacial Internacional. Un curiós esdeveniment per primera vegada es produeix el setembre de 1991, quan el transbordador espacial de la NASA Descobriment ha de realitzar un cremador de 7 segons per evitar restes del satèl·lit abandonat Kosmos 955.

Al llarg dels anys següents, aquestes maniobres són cada vegada més necessàries. El 2020, només una agència espacial, l’ESA, amb un nombre relativament reduït de satèl·lits en òrbita terrestre, està obligada a dur a terme unes 20 maniobres d’evitació de col·lisions cada any. De manera lenta però constant, l’entorn orbital s’està contaminant.

El futur ha arribat

Ara és el gener del 2021 i l’ESA acaba de publicar-ne l’últim nombres d’entorn espacial: hi ha uns 28.210 objectes de runa prou grans per danyar o destruir un satèl·lit en funcionament. Clarament, és hora d’actuar.

“La necessitat d’automatitzar l’evitació de col·lisions és només un exemple de com el vol espacial del segle XXI augmenta dràsticament en complexitat”, diu Thomas Reiter, coordinador interinstitucional i assessor del director general d’ESA.

“La intel·ligència artificial s’està convertint en vital per manejar aquesta complexitat, operar, connectar-se en xarxa, coordinar i protegir la nostra infraestructura espacial i treure el màxim profit de les dades adquirides per les nostres missions científiques per satèl·lit”.

Formant equip a Alemanya

Per respondre a aquesta necessitat, l’ESA i el Centre alemany d’investigació sobre intel·ligència artificial (DFKI) estableixen un nou laboratori de transferència de tecnologia situat a les instal·lacions de DFKI a Kaiserslautern, Alemanya.

El 27 de gener, les dues organitzacions van llançar “ESA_Lab @ DFKI‘, un lloc per treballar junts en sistemes d’intel·ligència artificial per a l’autonomia dels satèl·lits, la interpretació de dades complexes i extenses lliurades per missions, capacitats d’evitació de col·lisions i moltes altres aplicacions.

El laboratori aprofitarà la proximitat de DFKI a l’ESA Centre Europeu d’Operacions Espacials (ESOC), a Darmstadt, Alemanya, control de la missió de 22 naus espacials ESA i centre de l’Agència Programa de seguretat espacial, centrant-se en els perills que representen les restes espacials, els asteroides de risc i el clima espacial.

“La IA i l’espai pertanyen junts”, diu el professor Antonio Krüger, CEO de DFKI. “La IA pot gestionar la complexitat molt més enllà dels límits físics i mentals de la humanitat i el ràpid progrés tècnic en el camp està permetent nous projectes que eren impensables fa poc temps”.

“L’establiment d’aquest” laboratori de transferència “marca el següent pas en la col·laboració entre l’ESA i DFKI”, afirma el professor Andreas Dengel, director executiu i cap dels serveis intel·ligents de dades i coneixement de DFKI. “Junts identificarem i abordarem els majors reptes dels vols espacials moderns”.

IA per a l’exploració del sistema solar …

A mesura que els humans s’expandeixin al Sistema Solar, la IA serà el nostre acompanyant constant. La futura exploració espacial a la Lluna i Mart requerirà que els astronautes treballin amb màquines intel·ligents, inclosos laboratoris orbitants, landers, rovers i habitacions superficials.

“La IA és essencial per al funcionament d’aquestes màquines, especialment per a la presa de decisions autònomes, l’avaluació de riscos i el manteniment de la salut i la seguretat dels exploradors humans i robòtics”, explica Alessandro Donati, gerent d’Intel·ligència artificial i innovació d’operacions d’ESOC.

… i de tornada a la Terra

La intel·ligència artificial també impulsarà una nova generació de “satèl·lits superintel·ligents” per ajudar-nos a comprendre millor el nostre planeta natal, resoldre el canvi climàtic i garantir l’ús sostenible de l’espai en el futur.

A l’ESA, el desenvolupament de tecnologies per permetre l’autonomia a bord de les naus espacials es considera vital per a tot tipus de missions futures. Aquests inclouen “novetats” innovadores, com ara Hera missió de desviació d’asteroides i la primera missió d’eliminació de deixalles espacials del món, Clearspace-1, ara preparats per al llançament el 2025, així com aquells que proporcionen la gran quantitat de dades que proporcionen a la societat serveis com ara connectivitat a Internet, navegació i telecomunicacions.

La intel·ligència artificial també és crucial per a l’anàlisi de les dades enviades per satèl·lits d’observació com els Exploradors de la Terra de l’ESA i els del programa europeu Copernicus.

Aquestes dades són massa extenses per ser analitzades només pels humans. Els sistemes d’intel·ligència artificial a la Terra poden ajudar els científics i els investigadors a identificar patrons i relacions clau i descobrir nous coneixements sobre, per exemple, com canvia el nostre clima.

ESA OPS-SAT, un petit “nanosat” llançat el 2019, permet als experimentadors de la indústria i acadèmics europeus provar nous programes innovadors en diversos camps, inclosa la intel·ligència artificial per al reconeixement de patrons, programació autònoma, aprenentatge profund i maniobres automatitzades.

L’associació entre l’ESA i DFKI donarà suport a aquests i altres esforços fonamentals de desenvolupament tecnològic relacionats amb la IA i promet ampliar el ventall i l’abast d’innovacions que evolucionen des de la investigació acadèmica fins a aplicacions industrials altament desenvolupades.

La iniciativa ESA_Lab @

ESA_Lab @ s són iniciatives conjuntes entre l’ESA i institucions acadèmiques / de recerca. Les institucions aporten propostes d’investigació innovadora que relacionen l’espai amb la seva experiència científica, estudiants i docència, mentre que l’ESA aporta experiència tècnica de tota l’Agència i coneixement de primera mà dels reptes als quals s’enfronten els vols espacials moderns.

Entre els actuals ESA_Lab @ s centrats en la intel·ligència artificial s’inclouen els establerts a la Universitat d’Oxford i a la University College de Londres.