Ученые разработали концепцию встреч с межзвездными объектами
Исследование Хироясу Цукамото, преподавателя кафедры аэрокосмической техники в Инженерном колледже Грейнджера Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, представляет собой значительный шаг вперед в изучении межзвездных объектов (ISO). Эти объекты, проходящие через Солнечную систему на огромных скоростях, представляют собой уникальную возможность для изучения материалов из других звездных систем. Однако их высокая скорость и непредсказуемость делают их чрезвычайно сложными целями для исследования. Цукамото разработал систему Neural-Rendezvous, основанную на глубоком обучении, которая позволяет автономно управлять космическим аппаратом для встречи с такими объектами.
Neural-Rendezvous использует теорию сжатия для нелинейных систем управления, разработанную Цукамото в рамках его докторской диссертации в Калифорнийском технологическом институте. Эта система способна автономно прогнозировать наилучшие действия космического аппарата на основе данных, учитывая при этом формальные вероятностные границы расстояния до целевого ISO.
Основная сложность заключается в том, что ISO движутся с огромной скоростью и их траектории плохо определены, что требует от космического аппарата способности принимать решения в режиме реального времени.
Цукамото подчеркивает, что традиционные подходы к проектированию космических миссий, где все параметры рассчитываются заранее, не подходят для таких задач. Вместо этого Neural-Rendezvous действует как специализированный «мозг», способный адаптироваться к данным, поступающим в реальном времени. Это особенно важно, учитывая, что ISO проходят через Солнечную систему только один раз, и у ученых нет возможности повторить попытку.
Для демонстрации возможностей Neural-Rendezvous Цукамото использовал симуляторы космических аппаратов M-STAR и крошечные дроны Crazyflies. В рамках этого проекта два студента-бакалавра, Арна Бхардвадж и Шишир Бхатта, предложили идею использования нескольких космических аппаратов для повышения эффективности сбора данных. Их работа показала, что распределение космических аппаратов в пространстве позволяет максимизировать объем информации, которую можно получить о ISO.
Цукамото высоко оценил вклад студентов, отметив их преданность и академический потенциал. Несмотря на сложность темы, они смогли не только освоить новые концепции, но и внести значительный вклад в исследование, опубликовав статью. Их работа стала важным шагом в практической реализации Neural-Rendezvous, делая эту теоретическую концепцию более применимой в реальных условиях.
Исследование Хироясу Цукамото и его команды открывает новые горизонты в изучении межзвездных объектов, предлагая инновационные методы для автономного управления космическими аппаратами. Это может значительно расширить наши знания о материалах и процессах, происходящих в других звездных системах, и приблизить нас к пониманию природы Вселенной.