Ajudando a limpar o lixo espacial com o otimizador de missão pioneiro

Ajudando a limpar o lixo espacial com o otimizador de missão pioneiro

ClearSpace-1 captura Vespa

Ilustração de ClearSpace-1, uma missão de remoção de entulho ativa planejada. Crédito: ClearSpace SA

Menos de um ano depois de a Agência Espacial do Reino Unido comprometer £ 1 milhão em financiamento para combater o lixo espacial, a Fujitsu Reino Unido combinou com sucesso a computação de inspiração quântica e a Inteligência Artificial para apoiar a transformação da remoção de detritos espaciais.

Protótipo da Fujitsu – criado em colaboração com o Universidade de Glasgow, Amazon Web Services e Astroscale UK – irão melhorar o planejamento da missão para que uma única espaçonave possa selecionar com eficiência quais pedaços de detritos espaciais remover em uma missão, e em um ritmo muito mais rápido do que é atualmente possível.

A remoção de detritos espaciais é fundamental para a sustentabilidade no espaço, reduzindo, ou mesmo evitando, o risco de espaçonaves obsoletas colidirem com satélites novos e existentes.

Além do mais, apoiar missões de remoção de destroços com a tecnologia da Fujitsu ajudará a reduzir o risco de colisões catastróficas em órbita que poderiam criar milhares de outros pedaços de novos destroços, todos os quais representam uma ameaça muito real aos satélites em funcionamento em órbita.

Decidindo cuidadosamente quais detritos são coletados e quando, a oferta de inspiração quântica, alimentada por Digital Annealer, otimiza o plano de missão para determinar o combustível mínimo e o tempo mínimo necessário para trazer espaçonaves ou satélites inoperáveis ​​de volta à órbita de eliminação com segurança. Encontrar a rota ideal para coletar os detritos espaciais economizará tempo e custos significativos durante a fase de planejamento da missão e, consequentemente, melhorará a viabilidade comercial.

Objetos de Detritos Espaciais Órbita Terrestre Baixa

Os objetos de entulho mostrados nas imagens são impressões de um artista com base em dados de densidade reais. No entanto, os objetos de detritos são mostrados em um tamanho exagerado para torná-los visíveis na escala mostrada. Crédito: ESA

Com 2.350 satélites não funcionando atualmente em órbita, e com mais de 28.000 fragmentos rastreados por redes de vigilância espacial, essa tecnologia ajudará o Reino Unido a aumentar sua participação no mercado espacial. Também apoiará ainda mais o compromisso do governo do Reino Unido com um futuro mais sustentável em geral.

O Dr. Matteo Ceriotti, professor de Engenharia de Sistemas Espaciais, e a estudante de doutorado Giulia Viavattene, estão liderando o projeto para a Universidade de Glasgow, disse: “A Universidade de Glasgow está envolvida neste projeto desde o início – desenvolvendo a trajetória modelos necessários para remover com eficácia os detritos espaciais, bem como estimar o custo das transferências.

“A Universidade tem uma longa história de experiência em design e otimização de trajetórias espaciais, por isso estávamos ansiosos para estar na vanguarda de qualquer iniciativa governamental para melhorar a reputação do Reino Unido no setor espacial. Com a ajuda da Fujitsu, AWS e Astroscale UK, ajudamos a superar os desafios na remoção de detritos espaciais para tornar os projetos futuros muito mais simples ”.

Ellen Devereux, Consultora de Annealer Digital da Fujitsu UK & Ireland, disse: “Todos os detritos espaciais representam um risco potencial de colisão para os sistemas operacionais que muitos de nós consideramos garantidos – da previsão do tempo às telecomunicações.

“Com o apoio da Agência Espacial do Reino Unido, junto com a Astroscale UK, AWS e a Universidade de Glasgow, projetamos uma solução para otimizar o planejamento da missão de uma nave de serviço antes de ser enviada ao espaço – o que significa que organizações como a Astroscale UK podem escolher mais detritos, mais rapidamente do que nunca.

“Isso não apenas torna o processo muito mais econômico para as organizações que precisam transferir e descartar detritos, mas também utiliza IA e computação de inspiração quântica.

“O que aprendemos ao longo dos últimos seis meses é que essa tecnologia tem grandes implicações para a otimização do espaço; não apenas quando se trata de limpar detritos, mas também de manutenção em órbita e muito mais. Agora que entendemos melhor seu potencial, mal podemos esperar para ver a tecnologia aplicada em uma missão futura. ”

Jacob Geer, Chefe de Vigilância e Rastreamento Espacial, Agência Espacial do Reino Unido, disse: “O monitoramento de objetos espaciais perigosos é vital para a proteção dos serviços dos quais todos confiamos – de dispositivos de comunicação à navegação por satélite. Este projeto é um dos primeiros exemplos de computação inspirada no Quantum trabalhando com inteligência artificial para resolver os problemas que os detritos espaciais causam, mas é improvável que seja o último.

“O Reino Unido está empenhado em garantir a sustentabilidade do espaço e a Fujitsu, trabalhando com Astroscale UK, The University of Glasgow e AWS, demonstrou a importância real de manter o espaço organizado, garantindo sua acessibilidade para as gerações futuras.”

Stephen Wokes, Diretor de Engenharia, Astroscale UK disse: “Encontrar o plano de missão ideal manualmente é demorado e complexo. A Astroscale UK está liderando uma próxima etapa pioneira do Programa End-of-Life Services by Astroscale (ELSA) para remover não apenas um pedaço de entulho, mas vários objetos de entulho com um único satélite de serviço, conhecido como ELSA-M, que apresenta um maneira substancialmente mais econômica de remover detritos da órbita. Ao nos reunirmos com a Fujitsu, AWS e a University of Glasgow, esperamos otimizar ainda mais essa tarefa para missões futuras. ”

A pesquisa foi realizada como parte do subsídio da Agência Espacial do Reino Unido “Avanço da Pesquisa em Vigilância e Rastreamento Espacial”. O projeto, que foi desenvolvido ao longo de seis meses de acordo com as diretrizes de Serviços Digitais Governamentais, potencializa a rápida baseada em Redes Neurais Artificiais (ANN) algoritmos de projeto de trajetória, desenvolvidos pela Universidade de Glasgow, juntamente com Digital Annealer e Quantum Inspired Optimization Services da Fujitsu para resolver alguns dos principais problemas de otimização associados ao projeto de planejamento de missão ADR (Active Debris Removal).

Amazon Web Services, forneceu as ferramentas e serviços de nuvem, IA e ML para apoiar o projeto. O conjunto de ferramentas Amazon Sagemaker foi usado para desenvolver rapidamente as RNAs que prevêem com precisão os custos das transferências orbitais em uma fração do tempo que levaria para calculá-los por completo. Astroscale UK, a primeira empresa comercial do mundo a iniciar uma missão de demonstração para remover detritos da órbita terrestre inferior, está fornecendo o caso de uso final como um usuário representativo de otimização de missão de múltiplos alvos.

A Fujitsu, que liderou o projeto, é uma das apenas sete empresas do Reino Unido a receber uma ação de mais de £ 1 milhão da Agência Espacial do Reino Unido para ajudar a rastrear detritos no espaço. A Agência Espacial do Reino Unido e o Ministério da Defesa anunciaram o próximo passo em sua iniciativa conjunta para aumentar a conscientização do Reino Unido sobre os eventos no espaço.

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