Як справжня віха на шляху до автономних космічних систем, дослідницька група з Університету Юліуса-Максиміліана у Вюрцбурзі (Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU) вперше у світі успішно протестувала керування орієнтацією супутника на основі штучного інтелекту безпосередньо в космосі. Експеримент відбувся на борту 3U наносупутника InnoCube.
Під час прольоту супутника між 11:40 та 11:49 (CET) 30 жовтня 2025 року розроблений у JMU агент ШІ виконав повне маневрування орієнтації в орбіті, повністю під контролем алгоритму. Використовуючи реакційні колеса, ШІ змінив орієнтацію супутника з початкового положення на задану цільову. Під час подальших тестів система ще кілька разів успішно і безпечно повторювала ці дії.
Дослідницька команда проєкту LeLaR — доктор Кирило Джебко, Том Бауманн, Ерік Ділгер, професори Франк Пуппе та Серхіо Монтенегро — зробила вирішальний крок до повної автономії космічних апаратів.
Проєкт LeLaR
Проєкт LeLaR (In-Orbit Demonstrator for Learning Attitude Control / Lernende Lageregelung) має на меті створення нового покоління автономних систем керування орієнтацією супутників. Основна мета — розробка, навчання та перевірка в орбітальних умовах контролера орієнтації на основі ШІ, інтегрованого на борту наносупутника InnoCube.
Контролери орієнтації стабілізують супутники на орбіті, запобігаючи їх обертанню, а також орієнтують апарат у заданому напрямку, наприклад для точного наведення камер, сенсорів або антен на ціль.
Особливістю цього контролера є те, що він не базується на традиційних фіксованих алгоритмах. Натомість дослідники застосували підхід глибинного навчання з підкріпленням (Deep Reinforcement Learning, DRL) — метод машинного навчання, за якого нейронна мережа самостійно опановує оптимальну стратегію керування у віртуальному середовищі.
Швидкість та адаптивність
Основна перевага DRL — це висока швидкість і гнучкість порівняно з класичними методами. Традиційні контролери орієнтації часто потребують тривалого ручного налаштування параметрів інженерами — іноді протягом місяців або навіть років.
Метод DRL автоматизує цей процес, а також дозволяє створювати системи, що самостійно адаптуються до відмінностей між модельованими та реальними умовами, усуваючи потребу у тривалому ручному калібруванні.
Подолання розриву Sim2Real
Перед запуском контролер ШІ був навчений на Землі у високоточній симуляції, після чого завантажений у бортову систему супутника. Одним з найбільших викликів було подолання так званого розриву Sim2Real — забезпечення працездатності контролера, навченного у симуляції, на реальному космічному апараті.
«Це справжній прорив», — підкреслює д-р Джебко (JMU).
«Ми вперше у світі продемонстрували, що контролер орієнтації супутника, навчений із використанням Deep Reinforcement Learning, може успішно працювати в умовах реальної орбіти».
Бауманн додає:
«Цей успішний тест є великим кроком уперед у розвитку систем керування супутниками. Ми показали, що ШІ здатен не лише працювати в симуляції, але й виконувати точні автономні маневри в реальних умовах».
Надійність і прийняття ШІ у космічних місіях
Успішна демонстрація ШІ-контролера на орбіті доводить, що штучний інтелект може бути безпечно застосований у критично важливих космічних місіях. Професор Пуппе переконаний, що це «значно підвищить довіру до методів ШІ в аерокосмічній галузі», наголошуючи на важливій ролі точних симуляційних моделей.
Розвиток довіри до таких технологій — ключовий крок до майбутніх автономних міжпланетних місій, де втручання людини неможливе через відстань або затримки зв’язку. У таких умовах підхід на основі ШІ може стати вирішальним для виживання космічних апаратів.
Внесок у розвиток автономії в космосі
Цей експеримент став визначним досягненням у межах проєкту LeLaR.
«Цей успіх мотивує нас розширювати технологію на нові сценарії», — зазначив Ерік Ділгер.
Тест проводився на супутнику InnoCube, розробленому у співпраці з Технічним університетом Берліна (TU Berlin). InnoCube слугує платформою для випробування інноваційних космічних технологій безпосередньо в орбіті.
Однією з таких інновацій є бездротова шина SKITH (Skip The Harness), яка замінює традиційні кабельні з’єднання бездротовою передачею даних. Це зменшує масу системи та знижує ризик відмови обладнання.
Перспективи: новий етап космічної автономії
Успішний орбітальний експеримент закріплює за Університетом Вюрцбурга статус піонера в галузі космічних систем, керованих штучним інтелектом. Продемонстрований контролер є важливим кроком до дослідження далекого космосу.
Результати проєкту LeLaR можуть забезпечити швидшу й економічнішу розробку нових складних контролерів на основі ШІ для широкого спектра супутникових платформ.
«Наше наступне завдання — розвинути цю перевагу», — говорить Джебко. «Це великий крок до повної автономії в космосі», — додає Монтенегро. «Ми стоїмо на порозі нової ери систем керування супутниками — інтелектуальних, адаптивних і самонавчальних».