研究 & 创新

通过更智能的AI避免空间阻塞

唯彩会研究人员预测和避免太空物体碰撞的技术在太空部队挑战赛中获得了最高奖项

地球的轨道上有许多碎片

从太空坠落回地球的物体越来越多地出现在新闻中, 包括退役的卫星和1月5日在太平洋坠毁的俄罗斯火箭级.

最近,詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射也提醒了观察人士,地球是如何被成千上万大大小小的“太空碎片”持续绕轨道运行的,“每一颗小行星都有可能成为它碰巧击中的宇宙飞船的高速子弹.

来帮助预测这些空间堵塞和落体, 唯彩会的教员研究人员正在调查此案.

拉贾拉特南·穆里·钱德拉穆里教授和 K.P. 饰演“苏泊”Subbalakshmi 最近在美国所有大学中获得了第一名.S. 空间力量的2021 多维空间的挑战, 赢得25美元,他们提出的基于人工智能的系统将持续优化地球上的传感器(如望远镜和雷达)协同工作,实时跟踪太空物体和预测碰撞.

“既有意外的碰撞,也有故意的碰撞, 在太空中,敌对行为是真正的威胁,”华说. “唯彩会的‘智能’传感器任务处理系统比目前最先进的观测对象的系统效率高出60%以上, 因此,唯彩会相信,这项早期工作是迈向更安全的太空环境的重要第一步."

更聪明sky-watching

By 2050, 估计会有50个,000颗人造卫星发射并绕地球运行, a 2,从2增加了0000%,目前有500颗卫星环绕地球运行.

估计还要多五十万, 环绕地球运行的微小的“太空碎片”, 速度可达16,每小时000英里——从微小的陨石和丢弃的手套到已经解体或碰撞的油漆芯片和卫星部件. 其中超过25000个物体比一个垒球还大.

唯彩会K教授.P. Subbalakshmi
唯彩会研究员和人工智能专家K.P. 饰演“苏泊”Subbalakshmi

这些物体经常相互碰撞,或者被它们的主人故意毁坏, 太, 甚至创造 更多的 高速行驶时必须小心避免的垃圾. 仅2020年一年, 航天器进行了三次规避操作以避免与轨道物体的潜在碰撞.

底线是:在太空环境中,即使是一个硬币大小的物体也能在航天器上打出一个致命的洞——“小物体造成的严重影响已经发生了。,Chandramouli说——知道所有感兴趣的太空物体的位置是至关重要的, 在任何时候, 以及他们是否在向其他方向发展.

几十年来,这一直是一种传统的方式, 通过把望远镜和雷达固定在大约20个,000个不同高度的已知物体, 在天空中追踪它们, 然后重复这个练习——观察相同的物体, 用同样的设备,第二天晚上.

随着卫星发射的快速增长, 再加上对太空流氓行为的担忧增加, 然而, 美国.S. 政府的想法和策略最近已经改变.

“太空部队和空军研究实验室已经决定,他们想要在观察和预测过程中注入更多的情报,”Subbalakshmi说. “他们希望开发新的系统,可以自动自我优化,并增强观察."

唯彩会团队的创新之处在于重新利用原本被设计的技术 帮助紧急救援人员 在危机的情况下. 在2001年双子塔袭击或2013年波士顿马拉松爆炸案等混乱事件中, 正常的通信渠道很快就被淹没了, 禁止应答者与调度员或其他应答者交谈.

为了解决这个缺陷, 唯彩会二人开始研究一种算法,这种算法可以在感知到拥塞增加时智能切换无线电带宽 没有 掉线了.

“这在某种程度上是另一种公共安全理念的重复,”Subbalakshmi解释说, 适用于新的、也是极具挑战性的太空物体问题."

二人新近提出的系统决定哪些望远镜和雷达应该实时观察太空的哪些区域和哪些物体, 换句话说,调整设备和传感器的分配, 根据数千个被追踪物体运动的最新信息,改变它们指向的位置, 他们预测的路径和突然的偏离 这些预测的路径.

“观察物体的过程有点类似于自动驾驶汽车的方式 看着路上所有的物体 它的摄像头和传感器,”华解释说, 然后发现了一个行人, 发现停车标志, 然后在它向所有人寻求最佳安全的过程中,对这些东西进行不同的处理."

“这项拟议的工作是解决这一过程的第一步, 它决定了相机或传感器要看什么."

通过在飞行中学习和“奖励”自身,通过加强导致成功预测的模式来纠正感知对象, 唯彩会开发的算法不断地实时优化自己, 迅速提高其效力.

他们的算法系统的未来迭代可能会继续解决接下来的步骤, 增加了华, 比如实时评估各种物体本身以及它们在天空中路径的特征.

纽约理工学院的Anand Santhanakrishnan也为该项目提案贡献了研究.