Kontroler AI z JMU Pomyślnie Steruje Orientacją Nanosatelity InnoCube w Kosmosie

Naukowcy z Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) odnotowali światowy precedens, pomyślnie demonstrując w warunkach orbitalnych autonomiczną kontrolę orientacji statku kosmicznego za pomocą zaawansowanego kontrolera postawy opartego na sztucznej inteligencji (AI). To technologiczne osiągnięcie, które ma fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa i efektywności przyszłych misji satelitarnych, zostało zrealizowane podczas przelotu satelity 30 października 2025 roku. W trakcie tego kluczowego momentu, agent AI przeprowadził pełny manewr postawy, precyzyjnie dostosowując orientację nanosatelity InnoCube, klasy 3U, wykorzystując do tego zamontowane na pokładzie koła reakcyjne.

Precyzyjne zarządzanie orientacją jest absolutnie krytyczne dla operacji kosmicznych, ponieważ zapewnia właściwe ustawienie instrumentów pomiarowych, efektywne zarządzanie obciążeniami termicznymi wynikającymi z promieniowania słonecznego oraz umożliwia realizację niezbędnych zmian pozycji orbitalnej. Historycznie, te skomplikowane korekty były domeną operatorów ludzkich, wydających polecenia zdalnie, lub opierały się na z góry zaprogramowanych, statycznych sekwencjach oprogramowania. Metody te charakteryzują się inherentną powolnością i brakiem elastyczności wymaganej do reagowania na nieprzewidziane zdarzenia w dynamicznym środowisku orbitalnym.

Przełom ten został osiągnięty w ramach inicjatywy In-Orbit Demonstrator for Learning Attitude Control (LeLaR), której celem jest rozwój systemów autonomicznej kontroli postawy. Zespół LeLaR, odpowiedzialny za tę innowację, składa się z Profesora Sergio Montenegro, Doktora Kirilla Djebko, Toma Baumanna, Erika Dilgera oraz Profesora Franka Puppe. Sednem innowacji jest zastosowana metodologia: zamiast polegać na tradycyjnych algorytmach, zespół z Würzburga wdrożył podejście bazujące na Uczenia ze Wzmocnieniem Głebokim (Deep Reinforcement Learning, DRL), w którym sieć neuronowa samodzielnie odkrywa optymalną strategię sterowania poprzez interakcję z symulowanym środowiskiem.

Kluczowym wyzwaniem, które udało się pokonać, było zjawisko luki symulacja-rzeczywistość (Sim2Real), co oznaczało zagwarantowanie, że model AI, rygorystycznie trenowany w symulatorze o wysokiej wierności odwzorowującym ograniczenia fizyczne InnoCube, będzie działał niezawodnie w realnym środowisku kosmicznym. Profesor Montenegro podkreślił, że to osiągnięcie zapowiada nową epokę w kontroli satelitów, charakteryzującą się systemami inteligentnymi, adaptacyjnymi i zdolnymi do samouczenia. Tom Baumann, asystent badawczy w zespole LeLaR, potwierdził, że pomyślny test dowodzi zdolności AI do przeprowadzania precyzyjnych, autonomicznych manewrów w warunkach rzeczywistych.

To osiągnięcie umacnia pozycję Uniwersytetu w Würzburgu jako pioniera w dziedzinie systemów kosmicznych sterowanych przez AI. Projekt LeLaR, którego realizacja jest nadzorowana przez Niemiecką Agencję Kosmiczną przy DLR, uzyskał finansowanie w wysokości około 430 000 euro, pochodzące z Niemieckiego Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Energii (BMWE). Sukces ten bazuje na ugruntowanej wiedzy JMU w zakresie autonomii kosmicznej, w tym na wcześniejszej misji SONATE-2, która obejmowała szkolenie pokładowej AI do autonomicznego rozpoznawania i fotografowania anomalii na powierzchni Ziemi. Demonstracja na pokładzie InnoCube pokazuje, że AI może skutecznie zarządzać orientacją w realnych warunkach, co jest kluczowe dla przyszłych, bardziej złożonych projektów eksploracyjnych, gdzie opóźnienia w komunikacji z Ziemią są nieuniknione.