Como a IA Está Sendo Usada na Exploração Espacial?
A inteligência artificial (IA) está transformando inúmeras indústrias e a exploração espacial não é exceção. À medida que nos aventuramos mais profundamente no cosmos, a IA torna-se mais crítica para superar os desafios dos longos atrasos de comunicação, lidar com enormes conjuntos de dados e permitir sistemas robóticos autônomos de exploração interplanetária.
Processando Grandes Volumes de Dados
O aumento exponencial dos dados espaciais capturados por satélites, telescópios e sondas interplanetárias requer capacidades analíticas da IA, pois os instrumentos espaciais modernos geram diariamente muitos terabytes de dados o que é muito mais do que os cientistas conseguem examinar manualmente.
A automação da IA auxilia na classificação e processamento de fluxos de imagens, leituras de sensores e dados espectrais. Por exemplo, a NASA emprega IA na Mars Reconnaissance Orbiter, que utiliza técnicas de IA para filtrar e priorizar mais de seis megabits por segundo de dados. Os cientistas treinaram estes algoritmos para reconhecer características-chave de milhares de milhões de imagens da superfície de Marte.
Além disso, os astrônomos empregam IA para vasculhar conjuntos de dados astronômicos, eles treinaram redes neurais para identificar exoplanetas a partir de quedas nas curvas de luz capturadas pelo telescópio espacial Kepler. Essas ferramentas de IA também reconhecem e classificam tipos de galáxias e aglomerados de estrelas com base no movimento compartilhado.
A NASA colaborou com o Google para treinar extensos algoritmos de IA para analisar dados da missão Kepler, levando à descoberta de dois novos exoplanetas, Kepler-90i e Kepler-80g, que os cientistas haviam negligenciado anteriormente. Este sucesso levou ao uso de IA nos dados da missão TESS da NASA para identificar candidatos a exoplanetas.
“Novas formas de analisar os dados como nesta pesquisa em estágio inicial para aplicar algoritmos de machine learning prometem continuar produzindo avanços significativos em nossa compreensão dos sistemas planetários em torno de outras estrelas. Tenho certeza de que há mais novidades nos dados esperando que as pessoas os encontrem.” Jessie Dotson, cientista do projeto Kepler do Centro de Pesquisa Ames da NASA.
Em uma investigação publicada na revista Astronomy and Astrophysics , liderada pelo investigador Miguel Vioque, da Universidade de Leeds, a IA foi introduzida na análise de dados do telescópio espacial Gaia. Isto levou à descoberta de 2.000 protoestrelas, uma melhoria substancial em relação à identificação anterior dos cientistas de apenas cerca de 100 estrelas antes da adoção de técnicas de IA e machine learning.
A IA é uma promessa imensa para automatizar a análise de dados espectrais de futuras missões em locais como a lua de Saturno, Encélado, onde o rápido processamento a bordo será essencial para identificar possíveis sinais de vida extraterrestre microbiana em plumas de gelo que emanam de um oceano subterrâneo.
Exploração Interplanetária Robótica Autônoma
A IA capacita rovers robóticos em superfícies planetárias como Marte, fornecendo autonomia avançada para tarefas como navegação baseada em visão, planejamento de trajetória, detecção de objetos e priorização adaptativa de missões, permitindo-lhes atravessar terrenos acidentados e desconhecidos usando mapas a bordo e dados de sensores. Por exemplo, os rovers Curiosity e Perseverance da NASA aproveitam o AEGIS , um poderoso sistema de IA, para construir mapas de terreno 3D autônomos e identificar características rochosas e composição do solo, pode até recomendar as atividades do dia com base na complexidade do terreno, uso de energia e valor científico.
Essas capacidades inteligentes serão vitais à medida que futuras missões de rover visam destinos mais distantes com maiores atrasos de comunicação a partir da Terra, como planetas gasosos e as suas luas geladas. Além disso, a IA permite uma navegação autônoma e uma ciência adaptável. Os rovers podem responder às descobertas imediatamente, em vez de aguardar comandos atrasados.
A IA também auxilia na entrada, descida e pouso (EDL), que é a fase mais arriscada enfrentada pelas sondas enviadas a Marte. Os recursos de entrada guiada autônoma desenvolvidos pelo Mars Science Laboratory permitem a correção de trajetória comparando dados de sensores em tempo real com mapas de superfície de alta resolução para alcançar zonas de pouso designadas com precisão.
À medida que as agências planejam missões robóticas mais ambiciosas, a IA proporciona autonomia avançada para explorar ambientes hostis e estranhos.
Apoiando a Saúde dos Astronautas
O desgaste mental e físico durante as missões plurianuais cria a necessidade de melhores cuidados médicos para os astronautas. A IA mostra-se promissora para melhorar os futuros sistemas de apoio à tripulação.
Ao integrar fluxos de dados multimodais, desde sensores que rastreiam a frequência cardíaca e a temperatura da pele até o registro de exercícios e padrões de sono. A análise preditiva de saúde alimentada por IA pode permitir intervenções personalizadas sob medida para cada astronauta. A combinação de sinais vitais em tempo real, indicadores comportamentais e condições ambientais permite de forma holística diagnósticos sofisticados, avisos precoces de risco e planos de tratamento personalizados. Por exemplo, o Crew Interactive Mobile Companion (CIMON), projetado pela Airbus, IBM e pelo Centro Aeroespacial Alemão, é um robô de IA controlado por voz que voou para a Estação Espacial Internacional (ISS) em 2018.
O CIMON pode ver, ouvir, compreender e falar por meio de reconhecimento de voz e facial, permitindo-lhe navegar na estação espacial, localizar e recuperar itens, documentar experimentos e exibir procedimentos. Mais importante ainda, o CIMON atua como um companheiro emotivo e consolador que pode sentir os níveis de estresse. Ele foi treinado em suporte psicológico usando as capacidades de linguagem natural do Watson e pode conduzir os astronautas através de experimentos terapêuticos para melhorar o humor.
A ISS e o Lunar Gateway testarão outros sistemas inteligentes para antecipar as necessidades dos astronautas, como fazer recomendações e automatizar atividades de rotina. Assistentes virtuais de IA também estão sendo adaptados para suporte psicológico em futuras missões a Marte que enfrentem atrasos de comunicação ao entrar em contato com o controle de solo.
Conclusão
O papel da IA na exploração espacial é transformador, processando vastos dados de corpos celestes e prevendo riscos como tempestades solares e detritos espaciais. Ela aumenta a autonomia da espaçonave, reduz a dependência humana e auxilia os astronautas nas operações, navegação e monitoramento por satélite.