Les missions spatiales ont longtemps bénéficié de certaines opérations autonomes menées à bord d'engins spatiaux, mais avec une forte augmentation attendue du nombre de satellites lancés dans les prochaines années, les chercheurs utilisent l'automatisation et l'intelligence artificielle pour les rendre plus intelligents et plus efficaces.

Les entreprises technologiques et les chercheurs voient la possibilité de donner aux satellites plus de contrôle à bord, pour contourner les difficultés de communication avec la Terre et réduire le besoin de supervision et d'intervention continue à distance. Cela réduira les coûts d'exploitation et leur permettra potentiellement d'effectuer des tâches plus sophistiquées indépendamment de leurs superviseurs terrestres.

Plus petite, un vaisseau spatial autonome pourrait combler les écarts de couverture entre des des satellites de télécommunications plus chers, ou être utilisé dans des formations pour surveiller la météo spatiale ou observer la Terre sous différents angles simultanément - comme l'analyse tridimensionnelle en temps réel des nuages ​​ou la surveillance des panaches volcaniques.

Ce faisant, ils seraient capables de corriger et de maintenir leur trajectoire, éviter les collisions et superviser leurs systèmes embarqués par eux-mêmes, le tout à un coût d'exploitation nettement inférieur.

Professeur Klaus Schilling, chaire de robotique et télématique à l'université de Würzburg en Allemagne, a travaillé sur la technologie pour des groupes de petits, des satellites autonomes pour voler en formation, communiquer directement les uns avec les autres pour organiser et coordonner les tâches. Le succès marquerait une première mondiale.

Réseau

Pour le coût d'un satellite de plusieurs tonnes, il voit la possibilité d'utiliser des groupes de petits satellites – voire des centaines – pour mettre en place un réseau de capteurs. La flotte aurait besoin d'une coordination et d'un contrôle plus avancés, mais serait capable de fournir une meilleure résolution temporelle et spatiale qu'un seul vaisseau géant.

Si la miniaturisation peut présenter des difficultés pour les satellites, telles que la susceptibilité au bruit dans les circuits électroniques, un logiciel sophistiqué peut détecter et corriger ces problèmes et la coopération entre les petits engins spatiaux peut également améliorer leurs capacités, dit le professeur Schilling.

"C'est même le cas avec un seul satellite, mais il devient critique au niveau multi-satellite, dans le cadre de la formation, " a déclaré le professeur Schilling, qui dirige également le cabinet de recherche allemand Center for Telematics.

Son projet NetSat vise à lancer quatre petits satellites à la fin de cette année, orbiter autour de la Terre et tester des formations plus ou moins autonomes, avec une supervision légère du contrôle au sol.

Les satellites pèseront environ 3 kilogrammes chacun – une fraction de la taille des plus gros satellites – et seront placés sur une orbite terrestre basse, environ 600 kilomètres au-dessus de la surface.

À ce jour, Le professeur Schilling et son équipe ont utilisé des satellites déjà en orbite pour développer et démontrer des systèmes de communication, positionnement et orientation, et ils testent actuellement un système de propulsion électrique pour NetSat.

La technologie intègre également deux décennies d'apprentissage de la recherche dans le contrôle des formations de robots mobiles, étendant en trois dimensions le comportement en essaim utilisé pour coordonner les rovers terrestres.

Coordonner

Le vaisseau spatial NetSat sera capable de se coordonner sur des distances d'environ 100 kilomètres à 10 mètres, ainsi que de changer leur formation en fonction des tâches qu'ils doivent effectuer.

"Pour nous, ce sera comme avoir un laboratoire dans l'espace, où nous pouvons faire beaucoup de tests de fonctionnement, beaucoup de tests de contrôle et beaucoup de tests de capteurs, qui nous aidera pour de futures missions, " a déclaré le professeur Schilling.

NetSat fonctionne en répartissant la puissance de calcul entre les satellites d'une formation, mais une autre approche en cours d'exploration consiste à utiliser l'intelligence artificielle (IA) pour augmenter l'autonomie des satellites.

L'IA peut faire prendre conscience à un satellite de son environnement et décider de manière autonome quand et comment effectuer des tâches opérationnelles, comme la collecte d'images, les analyser et les traiter, puis en sélectionnant uniquement les données essentielles pour le téléchargement vers la station terrienne.

L'objectif pourrait être d'identifier des cibles spécifiques qui peuvent être surveillées ou suivies, peut-être un bâtiment ou un navire ou un véhicule à la surface de la Terre, ou filtrer les nuages ​​pour améliorer la qualité de l'image.

Un tel satellite pourrait également reconnaître de nouveaux événements nécessitant une surveillance ou des anomalies exigeant une action, dit le Dr Lorenzo Feruglio, fondateur et PDG de la start-up italienne de technologie spatiale AIKO, basé à Turin.

"Dans un sens, vous devez détecter les conditions et ce qui se passe, puis vous réagissez à ces conditions de manière autonome, en utilisant l'IA plutôt que les algorithmes traditionnels, " a déclaré le Dr Feruglio.

Il dirige un projet appelé MiRAGE, qui utilise des outils d'IA tels que l'apprentissage en profondeur pour automatiser les opérations par satellite.

Moindre coût

Tellement intelligent, Les systèmes embarqués basés sur l'IA garantissent que le vaisseau spatial peut accomplir ses tâches sans les retards liés à l'attente de nouvelles instructions ou décisions du contrôle au sol, qui peut alors se concentrer sur des problèmes critiques plutôt que sur des tâches de routine – avec des effectifs fortement réduits et à un coût bien inférieur.

Le logiciel MiRAGE, dont certains trouvent leur origine dans la fonctionnalité exigée par les drones ou les voitures autonomes, sera lancé en tant qu'expérience embarquée sur un petit satellite au cours du dernier trimestre de cette année, en vue d'être déployés sur des engins spatiaux plus grands à l'avenir. L'un des objectifs est de démontrer l'adaptabilité de l'IA à différentes tâches et objectifs de mission, y compris la possibilité d'exploration de l'espace lointain.

"En général, L'IA et l'apprentissage en profondeur font leurs preuves dans de nombreuses industries différentes et les avantages (pour les missions spatiales) sont encore loin d'être pleinement explorés, " ajouta le Dr Feruglio.