När rymden och AI korsas uppstår smarta satelliter

Att hålla en enda satellit i omloppsbana runt jorden kräver stor kompetens och mycket manuellt arbete. Föreställ dig då att hantera, säg 648 satelliter parallellt, och samtidigt tillföra ännu fler. Den här utmaningen att utöka antalet satelliter i rymden och hålla dem i omloppsbanor utan att de kolliderar med något, är en nyckelfråga för Europeiska rymdorganisationen, ESA. Det erkända forskarteamet inom robotik och AI vid Luleå tekniska universitet har nu fått uppdraget av ESA att hitta en autonom lösning.

– Vår forskning kommer att göra det både möjligt och säkert att kunna ha massiva satellitkonstellationer i omloppsbanor runt jorden, säger George Nikolakopoulos, professor i robotik och AI vid Luleå tekniska universitet.

Satelliter används för flera viktiga saker som exempelvis att övervaka klimatförändringar på jorden. Att öka antalet satelliter i omloppsbana skulle vara mycket fördelaktigt, men det är otroligt komplicerat. En liten förändring i riktning av en enda satellit, skulle påverka alla andra satelliter och resultera i en oändlig fas av att försöka hantera, manövrera och räkna om varje satellits omloppsbana. ESA ställde frågan "Hur kan vi ha en konstellation av 648 satelliter utan att de krockar", och forskare vid Luleå tekniska universitet ska ge svaret.

– Med fler satelliter som skickas upp i rymden behövs intelligenta satelliter som klarar att undvika hinder själva. Det kräver avancerad teknik och högkvalitativ forskning, säger George Nikolakopoulos.

I dag styrs alla satelliter i rymden manuellt och följer en omloppsbana runt jorden. Om satelliten är på väg att kollidera med hinder som rymdskrot eller en asteroid, måste en människa göra beräkningar manuellt och omdirigera omloppsbanan.

– Om en satellit skulle träffas av ett annat objekt skulle det påverka varje omloppsbana, vilket skulle leda till förstörelsen av många satelliter. Det skulle vara en katastrof, säger Sumeet Gajanan Satpute, forskare inom robotik och AI vid Luleå tekniska universitet.

Att hitta lösningen

Det är här Robotik och AI-forskarna vid Luleå tekniska universitet kommer in i bilden. De har gjort mycket forskning på autonoma Unmanned Aerial Vehicles (UAV:er) som även kan tillämpas på satelliter. UAV:er och satelliter är väldigt lika, båda är flytande plattformar med en bana. Målet är att skapa ett stort nätverk som skulle möjliggöra för alla satelliter att kommunicera med varandra och röra sig som en enhet. Om en satellit behöver undvika ett inkommande objekt kommer den att kommunicera detta till de andra satelliterna, och de kommer att röra sig därefter som en dans som utspelas i kosmos.

– Den mänskliga hjärnan har sina begränsningar, och dessa hypotetiska beräkningar för en stor mängd satelliter samtidigt, skulle vara omöjliga för oss. Därför kommer vi att låta AI göra det åt oss, säger George Nikolakopoulos.

Drönarteknologi

Projektet kommer att ha en stor simulationsfas som simulerar dessa 600 satelliter i omloppsbana. Teamet vid Luleå tekniska universitet har skapat två satellitplattformar som kan simulera hur detta skulle se ut. Genom att använda tryckluft, för att simulera antigravitationen, cirkulerar plattformarna runt i en omloppsbana och undviker noggrant alla inkommande projektiler. Simulationen görs i 2D, vilket innebär att den inte går upp och ner i luften utan i stället cirkulerar runt, svävande några centimeter ovanför marken. Det som för närvarande testas i ett litet laboratorium vid universitetet och i realistiska simulationer kan en dag vara det som styr tusentals satelliter som ska skickas upp.