歐洲太空署正在訓(xùn)練人工智能自動(dòng)躲避軌道上的太空垃圾。

圖片：2019年9月，歐洲太空署的風(fēng)能監(jiān)測(cè)衛(wèi)星“風(fēng)神”號(hào)近距離貼近Space X公司的星鏈航天器。歐洲太空署需要計(jì)算出規(guī)避路線以避免碰撞。

不久的將來(lái)，人工智能驅(qū)動(dòng)的太空垃圾規(guī)避系統(tǒng)將代替專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，以處理近地軌道附近日益增長(zhǎng)的太空垃圾，從而減少碰撞威脅。

歐洲太空署在德國(guó)達(dá)姆施塔特舉辦了新聞發(fā)布會(huì)，歐洲太空署的太空安全部門(mén)負(fù)責(zé)人霍爾格.克拉格在第八次歐洲太空碎片討論會(huì)上表示，每隔兩周，位于德國(guó)達(dá)姆施塔特的航天器控制人員都會(huì)在歐洲太空操作中心計(jì)算20顆近地軌道衛(wèi)星的規(guī)避路線。這一團(tuán)隊(duì)至少會(huì)遇到5次近距離碰撞的情況，每一次都需保持監(jiān)測(cè)及認(rèn)真測(cè)算，同時(shí)，每一次也都要求跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)成員全天電話在線。

克拉格說(shuō)到：“每次計(jì)算規(guī)避碰撞路線都是非常無(wú)趣的事。因?yàn)椴粌H因?yàn)槿剂舷膯?wèn)題，而且每次都需要做好各種準(zhǔn)備。我們需要預(yù)約浪費(fèi)成本的地面站點(diǎn)通行許可，有時(shí)，我們甚至需要關(guān)閉數(shù)據(jù)獲取設(shè)備。我們需要浪費(fèi)一個(gè)專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)著手處理這件令人討厭的事。”

此外，這一情形發(fā)生的頻率只會(huì)與日俱增。并不是所有的碰撞警告都是由太空碎片引發(fā)的。一些包括Space X、萬(wàn)維網(wǎng)以及亞馬遜等公司也在建設(shè)由上千個(gè)衛(wèi)星構(gòu)建的巨型星座，這些公司每個(gè)月發(fā)射航天器的數(shù)量相當(dāng)于前幾年全球全年發(fā)射的數(shù)量。日益嚴(yán)峻的太空事故正在持續(xù)引發(fā)太空碎片專(zhuān)家的關(guān)注。歐洲太空署表示，事實(shí)上，太空署操作人員近期接收到的近一半的碰撞警告既來(lái)自小型衛(wèi)星，也來(lái)自行星航天器。

因此，歐洲太空署要求全球人工智能群體協(xié)助開(kāi)發(fā)一款系統(tǒng)，以促使航天器能自動(dòng)規(guī)避太空碎片，或者至少能減少專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)當(dāng)前面臨的壓力。

來(lái)自歐洲太空署操作中心的羅爾夫.丹斯在新聞發(fā)布會(huì)上表示：“我們搜集了大量的碰撞警告數(shù)據(jù)，并通過(guò)這些歷史數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練人工智能系統(tǒng)，使其能夠預(yù)測(cè)警告產(chǎn)生后3天內(nèi)的撞擊風(fēng)險(xiǎn)演變情況。盡管結(jié)果還沒(méi)有很完美，但是，人工智能已經(jīng)能夠在很多案例中復(fù)制決策程序，并準(zhǔn)確辨識(shí)需要計(jì)算規(guī)避路線的案例。”

蒂姆.弗洛勒是歐洲太空署太空碎片辦公室的負(fù)責(zé)人，他告訴我們：“太空署將探索更新的人工智能開(kāi)發(fā)路徑，例如深度學(xué)習(xí)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，從而提高算法的準(zhǔn)確性。”

蒂姆.弗洛勒表示：“標(biāo)準(zhǔn)的人工智能算法需要借助大量的數(shù)據(jù)集來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，但是，從人工智能訓(xùn)練的角度來(lái)說(shuō)，我們碰撞推演的案例數(shù)據(jù)并沒(méi)有那么多。下一階段，我們將開(kāi)發(fā)更適合太空現(xiàn)實(shí)情況的人工智能工具，從而能夠借助更小的數(shù)據(jù)集開(kāi)展訓(xùn)練。”

現(xiàn)在，人工智能算法能夠協(xié)助地面團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)每個(gè)碰撞警告，即每個(gè)衛(wèi)星可能與軌道上的其他物體產(chǎn)生碰撞事故的警告。據(jù)弗洛勒所說(shuō)，這類(lèi)人工智能助手將在未來(lái)幫助團(tuán)隊(duì)減少所需的專(zhuān)家人手，并幫助團(tuán)隊(duì)處理日益增長(zhǎng)的太空事故。而現(xiàn)在，仍需要人工操作來(lái)計(jì)算碰撞規(guī)避路徑。

克拉格說(shuō)：“截至當(dāng)前，我們已經(jīng)將很多需要專(zhuān)家全天在線處理以及跟蹤碰撞警告等事務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，未來(lái)幾年，我們希望能夠找到一種解決方法以處理此類(lèi)問(wèn)題。”

丹斯補(bǔ)充到，全球人工智能群體最終將共同合作，創(chuàng)造一個(gè)類(lèi)似于現(xiàn)代飛機(jī)事故管理的碰撞規(guī)避系統(tǒng)，使得人工智能能夠不需要借助地面人工協(xié)調(diào)溝通，并實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化處理。

丹斯說(shuō)到：“飛機(jī)事故處理系統(tǒng)更加的先進(jìn)一些。飛機(jī)碰撞規(guī)避系統(tǒng)是去中心化的，并且能夠自動(dòng)觸發(fā)。但是太空碎片規(guī)避系統(tǒng)還未實(shí)現(xiàn)這一功能，未來(lái)，還需要更多的國(guó)際討論與合作。”

事實(shí)上，不僅科學(xué)衛(wèi)星面臨軌道撞擊風(fēng)險(xiǎn)，太空飛行器如Space.X的奮進(jìn)號(hào)衛(wèi)星也同樣面臨這一風(fēng)險(xiǎn)。搭載四位宇航員的奮進(jìn)號(hào)航天器在巡航國(guó)際空間站期間，曾險(xiǎn)些遭遇小碎片撞擊。警報(bào)終止了太空航天員的休閑時(shí)間，并促使宇航員回到了太空艙，坐回座位以隨時(shí)處理可能出現(xiàn)的情況。

據(jù)歐洲太空署數(shù)據(jù)顯示，自1957年蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星以來(lái)，大約已有11370個(gè)衛(wèi)星發(fā)射升空，其中約6900個(gè)衛(wèi)星仍運(yùn)行在軌道中，但是僅有4000個(gè)仍在發(fā)揮作用。