Ayudando a limpiar la basura espacial con el Optimizador de misiones, el primero en su tipo

Ilustración de ClearSpace-1, una misión de eliminación de escombros activa planificada. Crédito: ClearSpace SA

Menos de un año después de que la Agencia Espacial del Reino Unido comprometiera £ 1 millón en fondos para combatir los desechos espaciales, Fujitsu Reino Unido ha combinado con éxito la computación de inspiración cuántica y la inteligencia artificial para apoyar la transformación de la eliminación de desechos espaciales.

El prototipo de Fujitsu, creado en colaboración con el Universidad de Glasgow, Amazon Web Services y Astroscale UK: mejorarán la planificación de la misión para que una sola nave espacial pueda seleccionar de manera eficiente qué piezas de desechos espaciales eliminar en una misión y a un ritmo mucho más rápido de lo que es posible actualmente.

La eliminación de los desechos espaciales es clave para la sostenibilidad en el espacio, ya que reduce, o incluso previene, el riesgo de que naves espaciales obsoletas colisionen con satélites nuevos y existentes.

Además, el apoyo a las misiones de eliminación de escombros con la tecnología de Fujitsu ayudará a reducir el riesgo de colisiones catastróficas en órbita que podrían crear miles de otros fragmentos de escombros nuevos, todos los cuales representan una amenaza muy real para los satélites en órbita en funcionamiento.

Al decidir cuidadosamente qué escombros se recolectan y cuándo, la oferta de inspiración cuántica, impulsada por Digital Annealer, optimiza el plan de la misión para determinar el combustible mínimo y el tiempo mínimo requerido para traer naves espaciales o satélites inoperables de manera segura a la órbita de eliminación. Encontrar la ruta óptima para recolectar los desechos espaciales ahorrará tiempo y costos significativos durante la fase de planificación de la misión y, como consecuencia, también mejorará la viabilidad comercial.

Objetos de desechos espaciales en órbita terrestre baja

Los objetos de escombros que se muestran en las imágenes son la impresión de un artista basada en datos de densidad reales. Sin embargo, los objetos de escombros se muestran en un tamaño exagerado para hacerlos visibles en la escala mostrada. Crédito: ESA

Con 2.350 satélites no operativos actualmente en órbita, y más de 28.000 piezas de escombros están siendo rastreadas por las redes de vigilancia espacial, esta tecnología ayudará al Reino Unido a aumentar su participación de mercado en el sector espacial. También apoyará aún más el compromiso del gobierno del Reino Unido con un futuro más sostenible en general.

El Dr. Matteo Ceriotti, profesor de ingeniería de sistemas espaciales, y la estudiante de doctorado Giulia Viavattene, han liderado el proyecto para la Universidad de Glasgow, dijo: “La Universidad de Glasgow ha estado involucrada en este proyecto desde el principio, desarrollando la trayectoria modelos necesarios para eliminar eficazmente los desechos espaciales, así como para estimar el costo de las transferencias.

“La Universidad tiene un largo historial de experiencia en el diseño y optimización de trayectorias espaciales, por lo que estábamos ansiosos por estar a la vanguardia de cualquier iniciativa dirigida por el gobierno para mejorar la reputación del Reino Unido en el sector espacial. Con la ayuda de Fujitsu, AWS y Astroscale UK, hemos ayudado a superar los desafíos en la eliminación de desechos espaciales para hacer que los proyectos futuros sean mucho más sencillos “.

Ellen Devereux, consultora de Digital Annealer en Fujitsu Reino Unido e Irlanda, dijo: “Todos los desechos espaciales representan un riesgo potencial de colisión para los sistemas operativos que muchos de nosotros damos por sentado, desde la previsión meteorológica hasta las telecomunicaciones.

“Con el respaldo de la Agencia Espacial del Reino Unido, junto con Astroscale UK, AWS y la Universidad de Glasgow, hemos diseñado una solución para optimizar la planificación de la misión de una nave de servicio antes de enviarla al espacio, lo que significa que organizaciones como Astroscale UK pueden elegir levanta más escombros, más rápido que nunca.

“No solo hace que el proceso sea mucho más rentable para aquellas organizaciones que necesitan transferir y eliminar desechos, sino que también utiliza inteligencia artificial y computación inspirada en la cuántica.

“Lo que hemos aprendido en el transcurso de los últimos seis meses es que esta tecnología tiene enormes implicaciones para la optimización en el espacio; no solo cuando se trata de limpiar escombros, sino también en el servicio en órbita y más. Ahora que comprendemos mejor su potencial, estamos ansiosos por ver la tecnología aplicada durante una misión futura “.

Jacob Geer, Jefe de Vigilancia y Seguimiento Espacial de la Agencia Espacial del Reino Unido, dijo: “El monitoreo de objetos espaciales peligrosos es vital para la protección de los servicios en los que todos confiamos, desde los dispositivos de comunicaciones hasta la navegación por satélite. Este proyecto es uno de los primeros ejemplos de computación inspirada en Quantum que trabaja con inteligencia artificial para resolver los problemas que causan los desechos espaciales, pero es poco probable que sea el último.

“El Reino Unido se compromete a garantizar la sostenibilidad del espacio, y Fujitsu, en colaboración con Astroscale UK, la Universidad de Glasgow y AWS, ha demostrado la importancia real de mantener el espacio ordenado, asegurando su accesibilidad para las generaciones futuras”.

Stephen Wokes, Director de Ingeniería de Astroscale UK, dijo: “Encontrar el plan de misión óptimo manualmente es complejo y requiere mucho tiempo. Astroscale UK está liderando un siguiente paso pionero para el Programa de Servicios al final de la vida útil de Astroscale (ELSA) para eliminar no solo una pieza de escombros, sino múltiples objetos de escombros con un solo satélite de servicio, conocido como ELSA-M, que presenta un una forma sustancialmente más económica de eliminar los escombros de la órbita. Al unirnos con Fujitsu, AWS y la Universidad de Glasgow, esperamos optimizar aún más esta tarea para futuras misiones “.

La investigación se ha llevado a cabo como parte de la subvención de la Agencia Espacial del Reino Unido “Investigación avanzada en vigilancia y seguimiento espacial”. El proyecto, que se desarrolló durante seis meses de acuerdo con las directrices de Servicios Digitales del Gobierno, aprovecha tanto la red neuronal artificial (ANN) como la tecnología rápida algoritmos de diseño de trayectoria, desarrollados por la Universidad de Glasgow, junto con Digital Annealer y Quantum Inspired Optimization Services de Fujitsu para resolver algunos de los principales problemas de optimización asociados con el diseño de planificación de la misión ADR (Active Debris Removal).

Amazon Web Services, proporcionó las herramientas y servicios en la nube y AI y ML para respaldar el proyecto. El conjunto de herramientas de Amazon Sagemaker se utilizó para desarrollar rápidamente las ANN que predicen con precisión los costos de las transferencias orbitales en una fracción del tiempo que tomaría calcularlas en su totalidad. Astroscale UK, la primera empresa comercial del mundo en iniciar una misión de demostración para eliminar los escombros de la órbita terrestre inferior, ofrece el caso de uso final como un usuario representativo de la optimización de misiones de objetivos múltiples.

Fujitsu, quien encabezó el proyecto, es una de las siete empresas del Reino Unido a las que se le otorgó una participación de más de £ 1 millón de la Agencia Espacial del Reino Unido para ayudar a rastrear los escombros en el espacio. La Agencia Espacial del Reino Unido y el Ministerio de Defensa han anunciado el siguiente paso en su iniciativa conjunta para mejorar la conciencia del Reino Unido sobre los eventos en el espacio.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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