Neuer Nanosatellit soll neuartige KI-Technologien an Bord testen
von Staff Writers
Würzburg, Deutschland (SPX) 08. November 2023
Nach mehr als zwei Jahren Entwicklungszeit steht der Nanosatellit SONATE-2 kurz vor dem Start. Der Start einer Rakete in die Umlaufbahn wird für März 2024 erwartet. Der Satellit wurde von einem Team unter der Leitung des Luft- und Raumfahrtingenieurs Professor Hakan Kayal von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Bayern entworfen und gebaut.
Die JMU entwickelt seit rund 20 Jahren kleine Satellitenmissionen. SONATE-2 markiert nun einen weiteren Höhepunkt.
Der Satellit wird neuartige Hardware- und Softwaretechnologien für künstliche Intelligenz (KI) im erdnahen Weltraum testen. Ziel ist es, damit künftig automatisch Anomalien auf Planeten oder Asteroiden zu erkennen. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit 2.6 Millionen Euro.
Training der KI an Bord des Satelliten
Vergleichbare Projekte gebe es kaum, sagt Hakan Kayal: „Das Besondere an unserer Mission ist, dass die KI an Bord trainiert wird. Normalerweise wird dieses Training auf der Erde mit leistungsstarken Computern durchgeführt. Doch diese Strategie passt nicht zu den Plänen des JMU-Professors.
Kayal nennt ein Beispiel: „Nehmen wir an, dass ein kleiner Satellit künftig einen neuen Asteroiden im Sonnensystem untersuchen soll.“ Für diese Aufgabe kann es vor Ort nicht trainiert werden, da der Untersuchungsgegenstand weitgehend unbekannt ist. Da es keine Trainingsdaten gibt, müssen die Messungen und Aufzeichnungen vor Ort erfolgen.“
Diese Daten zunächst zur Erde zu senden und dann die KI per Fernsteuerung zu trainieren, würde für Missionen weit weg von der Erde viel Zeit in Anspruch nehmen. Ein höheres Maß an Autonomie, unterstützt durch KI direkt an Bord, wäre leistungsfähiger. Dies würde dazu führen, dass interessante Objekte und Phänomene auf dem Asteroiden viel schneller entdeckt würden.
SONATE-2 testet viele andere Technologien
Ob solche Szenarien auf SONATE-2 mit neu entwickelten Verfahren und Methoden prinzipiell realisierbar sind, will Kayals Team zunächst im Erdorbit testen. Vier Kameras an Bord liefern die für das Training benötigten Bilder: Die KI lernt zunächst unter anderem konventionelle geometrische Muster auf der Erdoberfläche kennen. Dieses Wissen hilft ihm dann, selbständig Anomalien zu finden.
An Bord von SONATE-2 sind weitere Kleinsatellitentechnologien, die im Orbit getestet werden sollen. Darunter sind ein System zur automatischen Erkennung und Aufzeichnung von Blitzen sowie ein elektrisches Antriebssystem, das in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart entwickelt wurde. „In Bezug auf die Komplexität ist SONATE-2 unter den Nanosatelliten einzigartig“, sagt Kayal.
Missionskontrollzentrum auf dem Universitätscampus
Wenn das Projekt weiterhin nach Plan verläuft, wird SONATE-2 im März 2024 mit einer SpaceX-Rakete von der Westküste der USA in die Umlaufbahn starten. In den letzten Wochen hat der Satellit bewiesen, dass er den extremen Bedingungen eines Weltraums standhalten kann Mission bei verschiedenen Härtetests. Bei einer Startsimulation beispielsweise hielten sämtliche Schrauben, Lötstellen und Klebeverbindungen den enormen mechanischen Belastungen eines Raketenstarts stand.
SONATE-2 ist ein sogenanntes 6U+ Cubesat-Modell. Es ist etwa so groß wie ein Schuhkarton und hat eine Masse von rund 12 Kilogramm.
Nach dem Start erfolgt die Kommunikation mit dem Satelliten von Würzburg aus. Wie das Vorgängermodell SONATE wird dieser Satellit vom Mission Control Center auf dem Hubland-Campus betrieben. Das Team strebt eine Betriebszeit von einem Jahr an. „Wir hoffen jedoch, dass der Satellit länger funktioniert“, sagt Kayal.
Satellitenprojekt bietet Arbeitsfeld für Studierende
Ein sechsköpfiges Team arbeitete an der Entwicklung des Satelliten und der Bodensysteme; Projektleiter ist Dr. Oleksii Balagurin. Darüber hinaus waren viele Studierende eingebunden, etwa als wissenschaftliche Hilfskräfte oder im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten. Auch Studierende können an der Satellitenmission weiterarbeiten: Während der Betriebsphase implementiert und testet das Kontrollzentrum ständig neue Software auf SONATE-2.
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- Quelle: https://www.spacedaily.com/reports/New_nanosatellite_to_test_novel_AI_technologies_on_board_999.html
