Panorama

Nutzen und Sicherheit der Raumfahrt per KI maximieren

29.01.2021 - ESA und DFKI starten gemeinsames Transferlab für die Interpretation der Daten von Weltraum-Missionen.

Um neue KI-Technologien und -Anwendungen für den Einsatz in der zivilen Raumfahrt zu entwickeln, gründen die Europä­ische Weltraum­organi­sation ESA und das Deutsche Forschungs­zentrum für künst­liche Intelli­genz DFKI ein gemein­sames Forschungs­labor – das ESA_Lab@DFKI. Das am DFKI in Kaisers­lautern angesiedelte Transferlab schafft einen Rahmen, in dem Wissen­schaftler beider Organi­sa­tionen unter anderem an KI-Systemen zur Inter­pretation komplexer, umfang­reicher Daten aus der Erd­beob­achtung oder zur Kolli­sions­ver­meidung von Satelliten forschen.

Satelliten senden täglich große Daten­mengen zurück zur Erde. Die Daten des Europä­ischen Copernicus-Programms etwa stehen Anwendern frei zur Verfügung. Diese Daten sind jedoch viel zu umfang­reich, als dass sie von Menschen allein analysiert werden könnten. KI-Methoden können dabei helfen, aus den Rohdaten wert­volles Wissen zu generieren. Mit speziellen Methoden des maschinellen Lernens lassen sich beispiels­weise Aus­breitungs- und Schadens­prognosen für Umwelt- und Kata­strophen­schutz von durch Natur­kata­strophen betroffenen Gebieten treffen. Kommer­zielle Mehr­wert­dienste reichen von der finan­ziellen Risiko­abschätzung solcher Ereignisse bis zur Über­wachung industri­eller Infra­strukturen auf der Erde. Ein weiteres Anwendungs­szenario zielt auf die Versorgungs­sicher­heit durch land­wirt­schaftlich Produkte: Wachstums­zustände und Boden­qualitäten von Anbau­gebieten lassen sich analysieren und so Ertrags­prognosen treffen. Die heraus­ragende Expertise der ESA in der satelliten­gestützten Erd­beob­achtung ergänzt sich hierbei ideal mit der Erfahrung der DFKI-Wissen­schaftler aus weg­weisenden Projekten in der Land­wirt­schaft.

Ein weiteres potenzielles Einsatz­gebiet für KI ist die Kollisions­ver­meidung von Weltraum­flug­körpern angesichts immer mehr Objekten in der Erd­umlauf­bahn. Denn die Raum­fahrt steht mit dem verstärkten Einsatz von Mega-Konstel­la­tionen vor einem Paradigmen­wechsel. Sind in der Vergangen­heit eher einzelne, hoch­speziali­sierte, große Satelliten betrieben worden, geht der Trend in der inter­natio­nalen Raumfahrt heute zu Konstel­la­tionen von hunderten oder gar tausenden Klein­satelliten. Das stellt die Betreiber von weltraum­gestützter Infra­struktur vor neue Heraus­forderungen, denn mit der Anzahl an Satelliten steigt auch das Risiko von Kolli­sionen und der Entstehung von weiterem Weltraum­schrott. KI-Methoden helfen bei der genauen Berechnung der Umlauf­bahnen von aktiven und passiven Satelliten sowie von bekanntem Weltraum­schrott. Somit lassen sich Kolli­sionen durch Ausweich­manöver verhindern.

Die Partnerschaft zwischen ESA und DFKI in Form des ESA_Lab@DFKI wird diese und andere grund­legende Techno­logie­entwick­lungen unter­stützen und verspricht, die Bandbreite und den Umfang von Innova­tionen zu erweitern, die aus der akade­mischen Forschung in hoch­ent­wickelte indus­trielle Anwendungen trans­feriert werden.

DFKI / RK

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