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富士通等公司用首创的任务优化器帮助清除太空垃圾

2021-08-27 11:14 · 稿源: cnbeta

据外媒报道,在英国航天局承诺提供100万英镑资金用于清除空间碎片后不到一年的时间里,富士通(Fujitsu)英国分公司已经成功地将量子启发计算和人工智能结合起来,支持清除空间碎片的转型。

align: left; text-indent: 2em;">富士通公司开发的原型(与格拉斯哥大学、亚马逊网络服务和英国Astroscale公司合作创建)将改善任务规划,使单个航天器能够有效地选择在一次任务中清除哪些空间碎片,而且速度比目前可能的快得多。

清除空间碎片是空间可持续性的关键,它可以减少甚至防止退役的航天器与新的和现有的卫星相撞的风险。

更重要的是,用富士通的技术支持碎片清除任务,将有助于减少轨道上灾难性碰撞的风险,这些碰撞可能会产生数以千计的其他新碎片,所有这些都对在轨工作的卫星构成非常现实的威胁。

通过仔细决定收集哪些碎片和何时收集,由Digital Annealer提供的量子启发产品优化了任务计划,以确定将无法运行的航天器或卫星安全带回处置轨道所需的最小燃料和最小时间。找到收集空间碎片的最佳路线将在任务规划阶段节省大量的时间和成本,也将因此提高商业可行性。

目前有2350颗不工作的卫星在轨道上,有超过28000块碎片被太空监视网络追踪,这项技术将帮助英国扩大其在太空领域的市场份额。它也将进一步支持英国政府对更可持续的未来的整体承诺。

格拉斯哥大学空间系统工程讲师Matteo Ceriotti博士和博士生Giulia Viavattene一直在领导这个项目,他表示:“格拉斯哥大学从一开始就参与了这个项目--开发有效清除空间碎片所需的轨迹模型,以及估计转移的成本。”

“格拉斯哥大学在空间轨迹设计和优化方面有着专业知识,所以我们很想在政府主导的任何举措中走在前列,以提高英国在空间领域的声誉。在富士通、AWS和英国Astroscale公司的帮助下,我们已经帮助克服了空间碎片清除方面的挑战,使未来的项目更加简单。”

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富士通英国分公司的数字安妮器顾问Ellen Devereux说:“所有的空间碎片对我们许多人认为理所当然的运行系统构成了潜在的碰撞风险--从天气预报到电信。”

“在英国航天局的支持下,与Astroscale UK、AWS和格拉斯哥大学一起,我们设计了一个解决方案,在服务飞船被送入太空之前优化其任务规划--这意味着像Astroscale UK这样的组织可以比以往更快地捡到更多的碎片。”

“它不仅使那些需要转移和处理碎片的组织的过程更具成本效益,而且还利用了人工智能和量子启发的计算。”

“在过去的六个月里,我们所了解到的是,这项技术对太空中的优化有巨大的影响;不仅是在清理碎片的时候,还有在轨服务和其他。现在我们更好地了解了它的潜力,我们迫不及待地想看到该技术在未来任务中的应用。”

英国航天局空间监视和跟踪主管Jacob Geer说:“监测危险的空间物体对于保护我们所依赖的服务至关重要--从通信设备到卫星导航。这个项目是量子启发计算与人工智能合作解决空间碎片造成的问题的第一个例子之一,但它不可能是最后一个。”

“英国致力于确保空间的可持续性,而富士通与英国Astroscale公司、格拉斯哥大学和AWS合作,已经证明了保持空间不受干扰的现实意义,确保其对后代的可及性。”

Astroscale UK的工程总监Stephen Wokes说:“手动寻找最佳任务计划是耗时而复杂的。英国Astroscale公司正在领导一个开创性的Astroscale终结服务(ELSA)计划的下一步,即用一颗被称为ELSA-M的服务卫星清除不仅仅是一块碎片,而是多个碎片物体,这为清除轨道上的碎片提供了一种更为经济的方法。通过与富士通、AWS和格拉斯哥大学的合作,我们希望为未来的任务进一步优化这一任务。”

这项研究是作为英国航天局资助的“推进空间监视和跟踪研究”的一部分进行的。 该项目根据政府数字服务指南开发了6个月,利用格拉斯哥大学开发的基于人工神经网络(ANN)的快速轨迹设计算法,以及富士通的Digital Annealer 和量子启发优化服务来解决与ADR(主动碎片清除)任务规划设计相关的一些主要优化问题。

亚马逊网络服务提供了云和人工智能及ML工具和服务来支持该项目。亚马逊Sagemaker工具集被用来快速开发ANNs,该ANNs可以准确地预测轨道转移的成本,而所需时间仅为全面计算的一小部分。 英国Astroscale公司是世界上第一家启动从低地球轨道清除碎片的示范任务的商业公司,它作为多目标任务优化的代表用户提供了最终使用案例。

带头执行该项目的富士通公司是仅有的七家英国公司之一,获得了英国航天局提供的超过100万英镑的份额,以帮助追踪太空中的碎片。英国航天局和国防部已经宣布了他们联合倡议的下一步,以加强英国对太空事件的认识。

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