Каковы будущие перспективы автономии космических аппаратов

edit: Возможно, полезная информация в Gizmodo и YouTube .

Как правило, космические корабли снабжены двигательными установками, часто со значительным резервированием трубопроводов и двигателей или двигателей, чтобы они могли надежно и надежно выполнять орбитальные маневры в космосе. Ударение ставится на слове исполнять . Они ждут команд с Земли, прежде чем что-либо делать с ней. Можно сказать, что космические корабли тщательно управляются на микроуровне.

Для миссий в дальний космос это делается с большой осторожностью, чтобы защитить значительные затраты времени, людей и ресурсов, а также научные достижения. Для околоземной орбиты, в дополнение к защите всех этих (в большинстве случаев коммерческая выгода заменяет научную выгоду), существует дополнительная ответственность за то, чтобы не мешать всем другим спутникам на орбите.

Я был удивлен, что даже очень дорогой космический веб-телескоп Джеймса, похоже, не способен оставаться на месте сам по себе, как это предполагается в этом ответе , и без постоянных инструкций по удержанию станции, успешно полученных с Земли, просто отклонился бы от своей орбиты точки либрации. .

Напротив, исследователи планет (в отличие от космических кораблей), такие как марсоходы, а в будущем летающие и / или прыгающие корабли, выполняют последовательности задач в быстрой последовательности, которые требуют непосредственного знания местной среды, что делает выгодным работать полуавтономно. Например, исходя из опыта нескольких прошлых и настоящих марсоходов на Марсе, марсоход Curiosity на Марсе способен работать в течение дня или около того как в движении, так и в взятии и анализе образцов, как описано в этом ответе , и Марсоход EXOMars также потенциально будет иметь определенную степень автономии .

Итак, мой вопрос : каковы будущие перспективы автономии космических кораблей?

Тот факт, что на этот вопрос может быть ответ здесь, не случаен. Я чувствовал, что этому ответу нужен отдельный вопрос, касающийся автономности космического корабля . Другой вопрос только о технологии определения направления маневра дельта-v.
На сегодняшний день опыт не увенчался успехом. Чего и следовало ожидать при экспериментальной технологии. nasa.gov/pdf/148072main_DART_mishap_overview.pdf
Предлагаемый [беспилотный вертолет] для Mars 2020 должен быть в основном автономным. Его полет будет длиться порядка ~ 2 минут, поэтому он должен будет летать, определять место посадки и приземляться без какого-либо вмешательства со стороны наземного управления, которое находится в десятках световых минут от нас. Будет ли это действительным примером перспективы?
Забыл ссылку на вертолетный дрон
@ Джек, в этом случае я ничего не могу сказать об ответе, который еще не был опубликован. Поскольку я уже сказал, что «…марсоходы, а в будущем летуны и/или прыгуны выполняют последовательности задач в быстрой последовательности, которые требуют непосредственного знания местной среды, что делает выгодным полуавтономную работу», да, это является одним из возможных примеров . Можете ли вы придумать способ расширить это до ответа о будущих перспективах? Я признаю, что это немного мягкий вопрос. Если бы вы могли добавить еще один или два будущих примера, это могло бы лучше охватить угол «перспективы».
возможно, здесь подойдет что-то вроде недавнего редактирования в верхней части вопроса, а также пример посадочного модуля или пробоотборника кометы или астероида?

Ответы (1)

Автономность космических кораблей всегда играла важную роль в исследовании Солнечной системы и за ее пределами, и наша зависимость от все более независимых космических кораблей будет только расти. В зависимости от поставленной задачи будут разные уровни автономии. Непосредственными приложениями повышенной автономности могут быть обнаружение аномалий на борту, управление состоянием и ресурсами. Затем следует более сложное принятие решений и руководство, навигация и элементы управления.

Я предвижу, что в ближайшем будущем автономия космических аппаратов будет в большей степени опираться на модели, как это было исторически, а не на модели, основанные на данных, такие как глубокое обучение. На это есть две причины: 1. Глубокое обучение требует больших вычислительных ресурсов, и часто космические аппараты сильно ограничены в вычислительных ресурсах. 2. Глубокому обучению не хватает объяснимости. Нейронная сеть считается черным ящиком, и если мы хотим проверить и проверить алгоритмы, мы должны иметь возможность заглянуть в этот черный ящик.

Поскольку доступ к космосу продолжает демократизироваться, я вижу возможность, что CubeSats действительно может стать двигателем более новых алгоритмов автономии, управляемых данными. Самые последние миссии MarCo CubeSat на Марс могут побудить отрасль отправить больше таких космических аппаратов. И как следствие, больше рискуют в развернутом виде автономии. Другая сторона этой медали заключается в том, что механизмы моделирования, основанные на физике, продолжают становиться все лучше и лучше. Это позволит исследователям применять методы творческой автономии к высокореалистичным средам. Мало того, в области синтетических данных ведется много исследований. Это может быть очень полезно для получения высококачественных данных, на которых глубокая нейронная сеть марсохода может быть обучена до развертывания. Ознакомьтесь с этой статьейоб использовании глубокого обучения с подкреплением для автономной визуализации и картирования малых тел.

Также эта статья об использовании обучения с подкреплением для планирования движения прыгающих вездеходов.

Ознакомьтесь с этим отличным опросом о тенденциях в области ИИ в GN&C.

Заключение:

Есть много прекрасных возможностей для автономности космического корабля и множество факторов, которые вступают в игру при развертывании все более сложных алгоритмов. В конечном счете, будущее автономности космических аппаратов выглядит очень радужным.

Спасибо за исчерпывающий и авторитетный ответ! Я посмотрю эти бумаги.
Рад был помочь! И я обязательно рассмотрю другие вопросы. Спасибо!
Каковы будущие перспективы автономии космических аппаратов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v