La inteligencia artificial detrás de los vuelos espaciales del siglo XXI

Es el 4 de octubre de 1957, y la Unión Soviética acaba de elevar el primer satélite de la humanidad, el Sputnik 1, al entorno orbital prístino alrededor de la Tierra, lo que marca el inicio de la Era Espacial.

A lo largo de las décadas de 1960 y 1970, los lanzamientos aumentan rápidamente, a medida que EE. UU., La Unión Soviética y otros países compiten por el espacio, descubriendo y utilizando el inmenso valor de las ‘vías orbitales’ sobre nosotros, un recurso natural precioso y limitado.

Nadie piensa en los desechos espaciales, la basura abandonada o los satélites abandonados.

Ahora, estamos en las décadas de 1980 y 1990, y Gemini y Apollo han dado camino a Soyuz y los transbordadores, volando activamente a la órbita terrestre baja para construir la naciente Estación Espacial Internacional. Un evento curioso por primera vez ocurre en septiembre de 1991, cuando el transbordador espacial de la NASA Descubrimiento tiene que realizar un encendido del propulsor de 7 segundos para evitar los escombros del satélite descuidado Kosmos 955.

En los años siguientes, tales maniobras se vuelven cada vez más necesarias. Para 2020, solo una agencia espacial, la ESA, con un número relativamente pequeño de satélites en órbita terrestre, está obligada a realizar unas 20 maniobras para evitar colisiones cada año. Lenta pero constantemente, el entorno orbital se está contaminando más.

El futuro ha llegado

Ahora es enero de 2021 y la ESA acaba de publicar la última números del entorno espacial: unos 28.210 objetos de escombros lo suficientemente grandes como para dañar o destruir un satélite en funcionamiento están allí. Claramente, es hora de actuar.

“La necesidad de automatizar la prevención de colisiones es solo un ejemplo de cómo los vuelos espaciales del siglo XXI están aumentando drásticamente en complejidad”, dice Thomas Reiter, coordinador interinstitucional y asesor del director general de la ESA.

«La inteligencia artificial se está volviendo vital para manejar esta complejidad, operar, conectar en red, coordinar y proteger nuestra infraestructura espacial y aprovechar al máximo los datos adquiridos por nuestras misiones de satélites científicos».

Trabajando en equipo en Alemania

Para responder a esta necesidad, la ESA y el Centro Alemán de Investigación de Inteligencia Artificial (DFKI) están estableciendo un nuevo laboratorio de transferencia de tecnología ubicado en las instalaciones de DFKI en Kaiserslautern, Alemania.

El 27 de enero, las dos organizaciones lanzaron ‘ESA_Lab @ DFKI‘, un lugar para trabajar juntos en sistemas de inteligencia artificial para la autonomía de los satélites, la interpretación de datos extensos y complejos entregados por misiones, capacidades para evitar colisiones y muchas otras aplicaciones.

El laboratorio aprovechará la proximidad de DFKI a la ESA Centro europeo de operaciones espaciales (ESOC), en Darmstadt, Alemania, control de misión para 22 naves espaciales de la ESA y centro de la Agencia Programa de seguridad espacial, centrándose en los peligros planteados por los desechos espaciales, los asteroides de riesgo y el clima espacial.

«La inteligencia artificial y el espacio van de la mano», dice el profesor Antonio Krüger, director ejecutivo de DFKI. «La inteligencia artificial puede manejar la complejidad mucho más allá de los límites físicos y mentales de la humanidad y el rápido progreso técnico en el campo está permitiendo nuevos proyectos que eran impensables hace poco tiempo».

“El establecimiento de este ‘laboratorio de transferencia’ marca el siguiente paso en la colaboración entre la ESA y DFKI”, dice el profesor Andreas Dengel, director ejecutivo y director de Smart Data and Knowledge Services en DFKI. «Juntos identificaremos y abordaremos los mayores desafíos de los vuelos espaciales modernos».

IA para la exploración del Sistema Solar …

A medida que los humanos se expanden hacia el Sistema Solar, la IA será nuestra compañera constante. La exploración espacial futura en la Luna y Marte requerirá que los astronautas trabajen con máquinas inteligentes, incluidos laboratorios en órbita, módulos de aterrizaje, vehículos de superficie y habitáculos en la superficie.

“La inteligencia artificial es esencial para el funcionamiento de estas máquinas, en particular para la toma de decisiones autónoma, la evaluación de riesgos y el mantenimiento de la salud y la seguridad de los exploradores humanos y robóticos”, explica Alessandro Donati, gerente de inteligencia artificial e innovación de operaciones en ESOC.

… y de regreso a la Tierra

La inteligencia artificial también impulsará una nueva generación de ‘satélites superinteligentes’ para ayudarnos a comprender mejor nuestro planeta de origen, dar con el cambio climático y garantizar el uso sostenible del espacio en el futuro.

En la ESA, el desarrollo de tecnologías para permitir la autonomía a bordo de las naves espaciales se considera vital para todo tipo de misiones futuras. Estos incluyen innovadores ‘primeros’, como el Hera misión de deflexión de asteroides y la primera misión de eliminación de desechos espaciales del mundo, Espacio despejado-1, que ahora están listos para su lanzamiento en 2025, así como aquellos que entregan las grandes cantidades de datos que brindan a la sociedad servicios como conectividad a Internet, navegación y telecomunicaciones.

La inteligencia artificial también es crucial para el análisis de los datos enviados por satélites de observación como los Exploradores de la Tierra de la ESA y los del programa Copernicus de Europa.

Estos datos son demasiado extensos para ser analizados solo por humanos. Los sistemas de inteligencia artificial en la Tierra pueden ayudar a los científicos e investigadores a identificar patrones y relaciones clave y descifrar nuevos conocimientos sobre, por ejemplo, cómo está cambiando nuestro clima.

ESA OPS-SAT, un pequeño ‘nanosat’ lanzado en 2019, permite a la industria europea y a los experimentadores académicos probar un nuevo software innovador en numerosos campos, incluida la inteligencia artificial para el reconocimiento de patrones, la programación autónoma, el aprendizaje profundo y las maniobras automatizadas.

La asociación entre la ESA y DFKI apoyará estos y otros esfuerzos fundamentales de desarrollo de tecnología relacionados con la IA, y promete ampliar la gama y el alcance de las innovaciones que evolucionan de la investigación académica a aplicaciones industriales altamente desarrolladas.

La iniciativa ESA_Lab @

ESA_Lab @ s son iniciativas conjuntas entre la ESA y las instituciones académicas / de investigación. Las instituciones aportan propuestas de investigación innovadora que vincula el espacio y su experiencia científica, los estudiantes y la docencia, mientras que la ESA aporta la experiencia técnica de toda la Agencia y el conocimiento de primera mano de los desafíos a los que se enfrentan los vuelos espaciales modernos.

Los ESA_Lab @ s existentes que se centran en la inteligencia artificial incluyen los establecidos con la Universidad de Oxford y la Universidad de Londres.