Naukowcy z Uniwersytetu w Würzburgu dokonali niezaprzeczalnego przełomu – po raz pierwszy sztuczna inteligencja w pełni autonomicznie kontrolowała nanosatelitę na orbicie. Agent AI przeprowadził satelitę InnoCube do określonej orientacji przy użyciu kół reakcyjnych, co stanowi przełom w technologii kosmicznej.
Test przeprowadzono w ramach projektu LeLaR (In-Orbit Demonstrator für Lernende Lageregelung), finansowanego od lipca 2024 roku przez niemieckie Ministerstwo Gospodarki i Energii kwotą około 430 000 euro. Głównym celem projektu było zaprojektowanie, wytrenowanie i przetestowanie w przestrzeni kosmicznej sterownika orientacji satelity opartego na sztucznej inteligencji. Wykorzystany kontroler bazuje na metodzie Deep Reinforcement Learning (głębokie uczenie ze wzmocnieniem), która pozwala systemowi samodzielnie uczyć się optymalnych strategii działania poprzez próby i błędy w symulowanym środowisku. Przed wdrożeniem sterownik AI został wytrenowany na Ziemi w zaawansowanej symulacji wysokiej wierności, a następnie przesłany na model lotny satelity znajdującego się już na orbicie.
Jednym z największych wyzwań było pokonanie tak zwanej luki Sim2Real (Simulation to Reality) – zapewnienie, iż system wytrenowany w symulacji będzie również skuteczny w rzeczywistych, nieprzewidywalnych warunkach kosmicznych. Tom Baumann, jeden z członków zespołu, podkreśla: “Ten udany test stanowi istotny krok naprzód w rozwoju przyszłych systemów sterowania satelitami. Pokazuje, iż AI nie tylko działa w symulacji, ale może również wykonywać precyzyjne, autonomiczne manewry w rzeczywistych warunkach”. Główną przewagą zastosowania sztucznej inteligencji nad tradycyjnymi metodami jest jej szybkość i elastyczność – klasyczne układy kontroli orientacji często wymagają miesięcy, a choćby lat manualnego dostrajania parametrów przez inżynierów. AI automatyzuje te działania i pozwala systemowi samodzielnie reagować na różnice między warunkami oczekiwanymi a rzeczywistymi, eliminując potrzebę czasochłonnej rekalibracji.
Moduł ADCS (System Określania i Kontroli Orientacji) instalowany jest w modelu kwalifikacyjnym satelity InnoCube. (Zdjęcie: Tom Baumann / Uniwersytet w Würzburgu)
Nanosatelita InnoCube, opracowany we współpracy z Politechniką Berlińską (TU Berlin), służy jako platforma testowa dla innowacyjnych technologii kosmicznych. Jednym z kluczowych rozwiązań jest bezprzewodowy system komunikacji SKITH (Skip The Harness), który zastępuje konwencjonalne połączenia kablowe transmisją danych bez przewodów, co nie tylko zmniejsza masę satelity, ale także minimalizuje potencjalne źródła awarii. Dalsze plany badaczy obejmują rozwój technologii w kierunku pełnej autonomii w przestrzeni kosmicznej – “Znajdujemy się u początku nowej klasy systemów sterowania satelitami: inteligentnych, adaptacyjnych i samodzielnie się uczących” – mówi prof. Sergio Montenegro. Technologia ta ma szczególne znaczenie dla dalekich misji międzyplanetarnych i eksploracji głębokiego kosmosu, gdzie bezpośrednia interwencja człowieka jest niemożliwa ze względu na ogromne odległości lub opóźnienia komunikacyjne. Sukces zespołu z Würzburga wzmacnia również europejską suwerenność technologiczną w zakresie kontroli orientacji satelitów, zmniejszając zależność od naziemnych segmentów sterowania i infrastruktury pozaunijnej.
