Was sind die Zukunftsaussichten für die Autonomie von Raumfahrzeugen?

Bearbeiten: Möglicherweise hilfreiche Informationen in Gizmodo und YouTube .

Im Allgemeinen werden Raumfahrzeuge mit Antriebssystemen ausgestattet, oft mit erheblicher Redundanz in den Rohrleitungen und Triebwerken oder Triebwerken, so dass sie Umlaufbahnmanöver im Weltraum zuverlässig und zuverlässig durchführen können. Die Betonung liegt auf dem Wort ausführen . Sie warten auf Befehle von der Erde, bevor sie etwas damit anfangen. Man könnte sagen, dass Raumfahrzeuge sorgfältig mikroverwaltet werden.

Bei Weltraummissionen geschieht dies mit großer Vorsicht, um die beträchtliche Investition an Zeit, Menschen und Ressourcen sowie die zu gewinnende Wissenschaft zu schützen. Für die Erdumlaufbahn besteht zusätzlich zum Schutz all dieser (wobei in den meisten Fällen der kommerzielle Gewinn den wissenschaftlichen Gewinn ersetzt) ​​die zusätzliche Verantwortung, nicht alle anderen Satelliten im Orbit zu stören.

Ich war überrascht, dass selbst das sehr teure James Web Space Telescope nicht die Fähigkeit zu haben scheint, von selbst zu bleiben, wie in dieser Antwort angenommen , und ohne ständige Stationshalteanweisungen, die erfolgreich von der Erde erhalten wurden, einfach von seiner Umlaufbahn des Librationspunkts wegdriften würde .

Im Gegensatz dazu führen Planetenforscher (im Gegensatz zu Raumfahrzeugen) wie Rover und in Zukunft Flieger und/oder Hüpfer eine Abfolge von Aufgaben in schneller Folge aus, die eine Kenntnis der lokalen Umgebung aus erster Hand erfordern, was es vorteilhaft macht, halbautonom zu operieren. Beispielsweise ist der Curiosity-Rover auf dem Mars auf der Grundlage von Erfahrungen mit einer Reihe früherer und gegenwärtiger Rover auf dem Mars in der Lage, sich etwa einen Tag lang sowohl mit der Bewegung als auch mit der Probenentnahme und -analyse zu beschäftigen, wie in dieser Antwort beschrieben Der EXOMars-Rover wird möglicherweise auch ein gewisses Maß an Autonomie haben .

Meine Frage lautet also : Was sind die Zukunftsaussichten für die Autonomie von Raumfahrzeugen?

Dass diese Frage hier beantwortet werden kann, ist kein Zufall. Ich hatte das Gefühl, dass diese Antwort eine eigene Frage speziell zur Autonomie von Raumfahrzeugen brauchte . Die andere Frage betrifft nur die Technologie zur Bestimmung der Richtung eines Delta-V-Manövers.
Die bisherigen Erfahrungen waren nicht überwältigend erfolgreich. Was bei experimenteller Technik zu erwarten ist. nasa.gov/pdf/148072main_DART_mishap_overview.pdf
Die vorgeschlagene [Helikopter-Drohne] für Mars 2020 müsste weitgehend autonom sein. Sein Flug wird in der Größenordnung von etwa 2 Minuten dauern, also muss er in der Lage sein zu fliegen, einen Landeplatz zu identifizieren und zu landen, ohne dass die Bodenkontrolle, von der wir Dutzende von Lichtminuten entfernt sind, eingreifen muss. Wäre das ein gültiges Beispiel für einen Interessenten?
@Jack In diesem Fall kann ich nicht viel über eine Antwort sagen, die noch nicht gepostet wurde. Da ich bereits gesagt habe "...Rover und in Zukunft Flyer und / oder Hopper führen Aufgaben in schneller Folge aus, die eine Kenntnis der lokalen Umgebung aus erster Hand erfordern, was es vorteilhaft macht, halbautonom zu operieren", ja das ist ein mögliches Beispiel . Können Sie sich eine Möglichkeit vorstellen, dies zu einer Antwort über Zukunftsaussichten zu erweitern? Ich gebe zu, das ist eine etwas weiche Frage. Wenn Sie ein oder zwei weitere Beispiele für die Zukunft hinzufügen könnten, könnte dies den Blickwinkel "Aussichten" besser abdecken.
Vielleicht könnte hier etwas in Anlehnung an die jüngste Bearbeitung oben in der Frage funktionieren, plus ein Beispiel für einen Kometen- oder Asteroidenlander oder -sammler?

Antworten (1)

Die Autonomie von Raumfahrzeugen hat schon immer eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Sonnensystems und darüber hinaus gespielt, und unsere Abhängigkeit von zunehmend unabhängigen Raumfahrzeugen wird nur noch wachsen. Je nach Aufgabe gibt es unterschiedliche Autonomiegrade. Unmittelbare Anwendungen für erhöhte Autonomie könnten möglicherweise Onboard-Anomalieerkennung, Gesundheits- und Ressourcenmanagement sein. Gefolgt von komplexerer Entscheidungsfindung und Anleitung, Navigation und Steuerung.

Ich sehe die nahe Zukunft der Raumfahrzeugautonomie in stärker modellgetriebenen Ansätzen, wie es in der Vergangenheit der Fall war, im Gegensatz zu datengetriebenen Modellen wie Deep Learning. Dafür gibt es zwei Argumente: 1. Deep Learning ist sehr rechenintensiv, und oft sind Raumfahrzeuge in Bezug auf die Rechenressourcen stark eingeschränkt. 2. Deep Learning ist nicht erklärbar. Ein neuronales Netzwerk wird als Blackbox betrachtet, und wenn wir die Algorithmen verifizieren und validieren wollen, müssen wir in der Lage sein, in diese Blackbox hineinzusehen.

Da der Zugang zum Weltraum weiterhin demokratisiert wird, sehe ich eine Möglichkeit, bei der CubeSats tatsächlich der Antrieb für neuartigere datengesteuerte Autonomiealgorithmen sein könnten. Die jüngsten MarCo CubeSat-Missionen zum Mars könnten die Industrie dazu verleiten, mehr dieser Raumfahrzeuge zu schicken. Gehen Sie daher mehr Risiken bei der Art der eingesetzten Autonomie ein. Die andere Seite dieser Medaille ist, dass physikbasierte Simulations-Engines immer besser werden. Dies wird es den Forschern ermöglichen, kreative Autonomietechniken auf hochrealistische Umgebungen anzuwenden. Darüber hinaus wird im Bereich der synthetischen Daten viel geforscht. Dies könnte sehr vorteilhaft sein, um qualitativ hochwertige Daten zu generieren, mit denen das tiefe neuronale Netz eines Rovers vor dem Einsatz trainiert werden könnte. Schauen Sie sich dieses Papier anüber die Verwendung von Deep Reinforcement Learning für die autonome Bildgebung und Kartierung kleiner Körper.

Auch dieses Papier über die Verwendung von Reinforcement Learning für die Bewegungsplanung von hüpfenden Rovern.

Sehen Sie sich diese großartige Umfrage zu KI-Trends in GN&C an

Abschluss:

Es gibt viele großartige Möglichkeiten für die Autonomie von Raumfahrzeugen und viele Faktoren, die beim Einsatz immer komplexerer Algorithmen ins Spiel kommen. Letztendlich sieht die Zukunft der Raumfahrzeugautonomie sehr rosig aus.

Vielen Dank für Ihre fundierte und kompetente Antwort! Ich werde mir diese Papiere ansehen.
Es freut mich, dass ich Ihnen helfen konnte! Und die anderen Fragen werde ich mir auf jeden Fall anschauen. Danke!
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