Od lat ludzkość poszukuje sposobów na eksplorację kosmosu. Rozwój sztucznej inteligencji sprawił, że misje kosmiczne stały się bardziej efektywne i ambitne. AI wpływa na sposób, w jaki badane są inne planety, steruje się statkami kosmicznymi i analizuje dane. Dzięki jej zastosowaniu eksploracja kosmosu wkracza w nową erę.

Jak AI usprawnia badania kosmiczne?

Autonomiczne systemy nadzorowania misji

Według serwisu Space24, autonomiczne systemy nadzorowania misji kosmicznych odgrywają kluczową rolę w nowoczesnej eksploracji przestrzeni kosmicznej. Dzięki integracji sztucznej inteligencji i zaawansowanych technologii robotycznych, statki kosmiczne oraz sondy mogą wykonywać złożone zadania z minimalnym udziałem człowieka, co jest niezbędne w trudnych i nieprzewidywalnych warunkach kosmicznych.

Autonomiczne technologie robotyczne to zaawansowane systemy zdolne do samodzielnego podejmowania decyzji na podstawie analizy danych z czujników. Dzięki AI, roboty kosmiczne mogą interpretować informacje, dostosowywać swoje działania do zmieniających się warunków, reagować na nieprzewidziane sytuacje bez bezpośredniej interwencji z Ziemi, analizować dane i podejmować decyzje w czasie rzeczywistym. Przykładem jest łazik Perseverance, który wykorzystuje autonomiczne systemy do nawigacji po powierzchni Marsa, analizując teren i omijając przeszkody. Dzięki algorytmom sztucznej inteligencji, łazik może wybierać najciekawsze naukowo miejsca do badań i optymalizować swoje działania w ograniczonym czasie misji.

Wykrywanie egzoplanet

Sztuczna inteligencja odgrywa coraz większą rolę w wykrywaniu egzoplanet – planet spoza Układu Słonecznego. Tradycyjne metody poszukiwania takich planet często wymagają żmudnej analizy danych i są podatne na błędy. Wykorzystanie AI wpłynęło na ten proces, umożliwiając szybsze i bardziej precyzyjne identyfikowanie potencjalnych egzoplanet. Przykładem jest współpraca NASA z Google, w ramach której wykorzystano algorytmy uczenia maszynowego do analizy danych z teleskopu Keplera. W efekcie odkryto Kepler-90i, czyli ósmą planetę w układzie Kepler-90, co uczyniło go pierwszym znanym układem planetarnym z podobną liczbą planet, jak w naszym Układzie Słonecznym.

Według serwisu Eaglenews, ilość danych do przeanalizowania była tak duża, że ręcznie naukowcy nie byliby w stanie odkryć tej planety, ale dzięki algorytmom ML od Google stało się to możliwe.

Innym przykładem jest zastosowanie AI do analizy danych z misji Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Naukowcy wykorzystali techniki sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego do automatycznej identyfikacji tranzytujących potencjalnych egzoplanet w danych z TESS, co pozwoliło na szybkie i efektywne wykrywanie nowych obiektów.

Nowoczesne teleskopy i sztuczna inteligencja w obserwacjach wszechświata

AI jest niezastąpiona w analizie ogromnych zbiorów danych astronomicznych. Algorytmy uczenia maszynowego potrafią identyfikować wzorce i anomalie, które mogłyby umknąć ludzkim badaczom. Na przykład, w latach 90. XX wieku NASA zaczęła stosować algorytmy AI do przetwarzania danych z teleskopów, takich jak Hubble Space Telescope, co pozwoliło na szybsze odkrywanie i badanie nowych obiektów astronomicznych. ​

W Polsce Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego wykorzystuje AI w projekcie OGLE, który koncentruje się na wykrywaniu zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Sztuczna inteligencja pozwala na codzienną analizę danych dostarczanych przez satelitę Gaia, co znacząco zwiększa efektywność badań.

Australijska firma AICRAFT we współpracy z polską spółką Scanway S.A. pracuje nad inteligentnymi teleskopami do obserwacji Ziemi z orbity. Te teleskopy, wyposażone w algorytmy AI, mają na celu poprawę jakości i efektywności monitorowania zmian na naszej planecie.

Wykorzystanie sztucznej inteligencji w astronomii nie tylko przyspiesza proces odkrywania nowych planet, ale także pozwala na głębsze zrozumienie warunków panujących w odległych zakątkach wszechświata. Dzięki AI, naukowcy są w stanie analizować dane z niespotykaną dotąd precyzją, co otwiera nowe perspektywy w badaniach kosmosu.

Eksploracja Księżyca

Według Space24, w kontekście badań Księżyca, AI jest wykorzystywana do automatycznej analizy obrazów jego powierzchni, co pozwala na identyfikację struktur geologicznych. Dzięki temu możliwe jest zredukowanie ilości danych przesyłanych na Ziemię oraz przyspieszenie podejmowania decyzji.

Ponadto, inicjatywy takie jak EXPLORE Lunar Data Challenge angażują naukowców i entuzjastów do trenowania algorytmów AI w celu wytyczania optymalnych tras dla przyszłych misji księżycowych oraz ostrzegania przed potencjalnymi przeszkodami. Projekt ten koncentruje się na analizie terenu w regionie Archytas Dome (niedaleko miejsca lądowania misji Apollo 17), co może wspierać planowanie przyszłych lądowań i eksploracji.

Eksploracja Marsa

Oprócz wcześniej wspomnianego autonomicznego systemu nawigacji łazika Perseverance, AI na Marsie jest wykorzystywana do analizy obrazów powierzchni tej planety w celu wykrywania nowych kraterów. Algorytmy są w stanie je zidentyfikować w zaledwie kilka sekund, co znacznie przewyższa efektywność manualnej analizy przez człowieka. Takie podejście pozwala na szybsze aktualizowanie map topograficznych Marsa i lepsze zrozumienie procesów geologicznych zachodzących na planecie.

AI wspiera również poszukiwanie życia na Marsie poprzez analizę danych geochemicznych. Naukowcy wykorzystują algorytmy AI/ML do identyfikacji biosygnatur, które mogą wskazywać na oznaki życia na tej planecie oraz do tworzenia map i algorytmów nawigacyjnych, które kierują łaziki do miejsc o najwyższym prawdopodobieństwie występowania śladów życia, co zwiększa efektywność badań astrobiologicznych. Dzięki tym algorytmom, naukowcy są w stanie zawęzić obszar swoich poszukiwań o 85-97%.

Wykorzystanie sztucznej inteligencji przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA)

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) aktywnie wdraża sztuczną inteligencję w różnych obszarach swojej działalności, aby zwiększyć efektywność misji kosmicznych, usprawnić analizę danych oraz rozwijać nowe technologie.

W 2022 roku ESA sfinansowała 12 projektów badawczych, które miały na celu zastosowanie najnowszych osiągnięć w dziedzinie AI do uczynienia satelitów bardziej autonomicznymi. Projekty te zostały wybrane w ramach inicjatywy „Cognitive cloud computing in space”. Celem było wygenerowanie nowych praktycznych zastosowań wspierających życie na Ziemi oraz eksplorację innych planet.

ESA współpracuje również z globalnymi partnerami, aby integrować sztuczną inteligencję z projektami kosmicznymi. Jednym z kluczowych przedsięwzięć jest Destination Earth (DestinE) – inicjatywa realizowana we współpracy z Komisją Europejską i innymi organizacjami. Projekt ten zakłada stworzenie cyfrowej repliki Ziemi, która pozwoli na dokładne monitorowanie zmian klimatycznych i przewidywanie katastrof naturalnych. AI odgrywa kluczową rolę w analizie ogromnych zbiorów danych i modelowaniu przyszłych scenariuszy klimatycznych, umożliwiając szybsze i bardziej precyzyjne prognozy. Dzięki temu ESA i jej partnerzy mogą lepiej reagować na zagrożenia środowiskowe oraz wspierać globalne wysiłki na rzecz ochrony planety.

ESA rozwija satelity wyposażone w technologie AI, takie jak Phi-Sat-1 i Phi-Sat-2. Phi-Sat-1, uruchomiony we wrześniu 2020 roku, był pierwszym europejskim satelitą z AI na pokładzie, zdolnym do filtrowania obrazów z dużym zachmurzeniem przed ich przesłaniem na Ziemię, co zwiększyło efektywność transmisji danych. Następca, Phi-Sat-2, uruchomiony w sierpniu 2024 roku, ma na celu demonstrację zaawansowanych możliwości AI w obserwacji Ziemi, w tym przekształcanie obrazów na mapy i identyfikację statków żeglugi morskiej.

Podsumowanie

Sztuczna inteligencja staje się nieodłącznym elementem współczesnych badań kosmicznych. Usprawnia nadzorowanie misji, wspiera wykrywanie egzoplanet, pomaga w eksploracji Księżyca i Marsa oraz zwiększa możliwości teleskopów astronomicznych. Dzięki jej zastosowaniu analiza ogromnych zbiorów danych jest szybsza i dokładniejsza, co pozwala lepiej rozumieć wszechświat.

ESA, NASA oraz inne organizacje coraz szerzej wykorzystują AI w swoich projektach, zarówno do eksploracji kosmosu, jak i lepszego poznania naszej własnej planety. W kolejnych latach jej rola w badaniach kosmicznych będzie się stopniowo zwiększać, otwierając nowe możliwości dla przyszłych misji.