Robotik und Automatisierung spielen eine große Rolle in der sich schnell entwickelnden neuen Weltraumwirtschaft und Wertschöpfungsketten neben dem Weltraum

Die neue Weltraumwirtschaft wird von mehr als Milliardären und Touristen angetrieben, die ins Jenseits reisen möchten, oder von Regierungen, die Weltraummissionen kommerzialisieren wollen.  

Kapital fließt schnell in Raumfahrtunternehmen – durch zweckgebundene Akquisitionsgesellschaften, Börsengänge und Risikokapitalfinanzierungen auf der Grundlage des Potenzials für neue Märkte und Wertschöpfung. 

Doch welche konkreten Fortschritte in der Raumfahrttechnik rechtfertigen diese beschleunigte Kapitalzuführung? Die Antwort ist eine Revolution in der Automatisierung, ermöglicht durch künstliche Intelligenz.

Die Weltraumautomatisierung spielt in der sich schnell entwickelnden neuen Weltraumwirtschaft und in den an den Weltraum angrenzenden Wertschöpfungsketten eine große Rolle.

Weltraumbasierte Lösungen für zivile, kommerzielle und nationale Sicherheitsanwendungen hängen zunehmend davon ab, dass automatisierte Systeme autark sind, minimale Umweltbelastungen erzeugen und jahrzehntelange Fortschritte in der Automatisierung auf einer Vielzahl von Umlaufbahnen nutzen. Gleichzeitig tragen Robotik und Automatisierung dazu bei, die kognitive Belastung des Menschen zu reduzieren und kritische Sicherheits- und Systemmanagementaufgaben in dynamischen Weltraumumgebungen auszulagern.

Bei einer Rede auf der Small Satellite Conference im August schlug Generalleutnant John Shaw vom US Space Command vor, dass die Frage nicht sein wird, welche Systeme KI oder maschinelles Lernen verwenden sollten, sondern eher "Wofür braucht man Menschen?"

Die nächste Phase der Weltraumautomatisierung wird Wartung, Fertigung, Datenerfassung und -analyse im Orbit ermöglichen – und gleichzeitig Schutt beseitigen und den niedrigen Erdorbit (LEO) zu einer sichereren und nachhaltigeren Umgebung machen.

Ein grünerer Planet und ein saubererer Raum

Die rechtzeitige Entwicklung und Anwendung autonomer Systeme kann einen Multiplikatoreffekt haben, sodass mehrere Systeme gleichzeitig in Anwendungen im Orbit betrieben werden können – insbesondere in Anwendungsfällen mit der Internationalen Raumstation (ISS) und anderen bemannten Raumfahrtplattformen –, ohne dass ein paralleles Wachstum der Bodeninfrastruktur erforderlich ist . 

Das Ergebnis ist ein Nettogewinn an Energieeffizienz, der die ökologische Nachhaltigkeit auf der Erde verbessert. 

Eine Automatisierungsrevolution wird auch das Wirtschaftswachstum in den an die Weltraum-Wertschöpfungskette angrenzenden Sektoren vorantreiben. Unternehmen auf der ganzen Welt, die auf der Suche nach Netto-Null-Emissionszielen sind, können auf Erdbeobachtung basierende Vorhersageanalysen nutzen, um ihre Auswahl an Energieressourcen zu optimieren, was dem Planeten und ihrem Endergebnis zugute kommt.

Es gibt überzeugende Anwendungsfälle in zivilen, militärischen und kommerziellen Bereichen. 

Die ISS verfügt über mehrere Robotiksysteme, von einem, dessen Aufgabe es ist, sicherzustellen, dass die Sonnenkollektoren der Raumstation immer der Sonne zugewandt sind, bis hin zum Canadarm2-System, das beim Andocken von Raumfahrzeugen hilft. Robotiksysteme sind entscheidend für die fortlaufende Fähigkeit der Station, zu funktionieren und Lieferungen von unbemannten Raumfahrzeugen zu erhalten.

Darüber hinaus sind sowohl die Montage als auch die Wartung der ISS stark vom Einsatz extravehicularer Robotiksysteme abhängig. Nach vollständiger Montage wird die ISS-Robotik-Ergänzung drei Hauptmanipulatoren, zwei kleine geschickte Arme und eine mobile Basis und ein Transportersystem umfassen. Manipulatordesign und Arbeitsplatzsteuerungssysteme unterscheiden sich erheblich zwischen den Systemen, was zu einer höheren Komplexität und damit zu einem höheren Betriebsrisiko führt. Die zunehmende Automatisierung dieser Systeme ist jedoch ein Schlüsselfaktor zur Reduzierung dieses Risikos.  

Robotik ist entscheidend für Weltraumspaziergänge und Reparaturen, weshalb es wichtig ist, mehrere verschiedene Arten von Robotik auf der Station zu haben. Bis Dragon 2 – das über automatisches Andocken verfügt – online ging, war die einzige Möglichkeit, Fracht zur Raumstation zu bringen, durch den Einsatz von Robotik. 

Wenn die ISS und andere LEO-Plattformen ausgereift und verbessert werden sollen, müssen Industrie und zivile Raumfahrtbehörden in mehr roboterbasierte automatisierte Lösungen investieren. Dies ist eine Möglichkeit, Situationen wie den Weltraumnotfall im August 2021 an Bord der ISS zu vermeiden, als ein Softwarefehler ein gerade angedocktes Modul dazu veranlasste, unerwartet seine Triebwerke auszulösen, wodurch sich die ISS um insgesamt 540 Grad drehte und sich danach drehen musste weitere 180 Grad, um wieder in die richtige Position zu kommen. 

Dieser Vorfall zeigt den Bedarf an sichereren und zuverlässigeren Robotiklösungen als Teil der Automatisierungsrevolution. Der Schutz des einzigen derzeit auf der ISS genutzten Zero-G-Labors erfordert automatisierte Lösungen zur Steuerung von LEO-Plattformen. Die Sicherung zukünftiger LEO-Plattformen erfordert ähnliche Lösungen. Per Definition wird die Erhöhung der Anzahl der Aufgaben, die von zuverlässigen Robotersystemen ausgeführt werden, das Risiko für die Infrastruktur und das menschliche Leben im Orbit verringern.

Bedeutung von KI für die nationale Sicherheit

Anwendungsfälle im nationalen Sicherheitsraum sind ebenso offensichtlich, wenn auch noch nicht so öffentlich demonstriert wie ihre zivilen Pendants. 

Die US Space Force hat sich zum Ziel gesetzt, ein digitaler Dienst zu sein, und hat eine Reihe von Anwendungsfällen für die Automatisierung für digitales Engineering, Betrieb, Training und mehr identifiziert. Von Interesse ist eine größere Autonomie von Satellitensystemen, um Multi-Domain-Bewusstsein und Entscheidungsfindung, Betriebssystem-Upgrades und -Wartung, Datenverarbeitung und -fusion und sogar Ausweichmanöver vor Trümmern und anderen Risiken zu unterstützen.

Das geplante Satellitennetzwerk der Space Development Agency, die sogenannte Transportschicht, wird das Rückgrat der Datenkommunikation mit miteinander verbundenen weltraumgestützten Systemen bilden. Die Satelliten, die von mehreren Herstellern hergestellt werden, werden auf Automatisierung für Multi-Domain-Kommando und -Steuerung angewiesen sein. Die Transportschicht wird mit automatisierten dynamischen Netzwerk- und Routing-Techniken experimentieren. 

Für den kommerziellen Sektor stellt die Automatisierung sicher, dass terrestrische Systeme, die auf LEO-Satellitenbreitband angewiesen sind, eine sichere und unterbrechungsfreie Konnektivität haben. Benutzer in Gebieten, in denen terrestrische Systeme möglicherweise unzuverlässig oder kompromittiert sind, werden zunehmend Satellitenkommunikation in einer ausfallsicheren Funktion verwenden, und die Automatisierung kann eine erhöhte Netzwerkstabilität gewährleisten, indem sie es Systemen ermöglicht, sich ohne menschliche Eingriffe nahtlos wieder zu verbinden und Fehler zu beheben.   

Eine verbesserte Satellitenkommunikation wird wahrscheinlich zu einer technologischen Notwendigkeit für den städtischen Luftmobilitätsmarkt und für weltraumgestützte Verkehrsnetze. Aktuelle terrestrische 5G-Netze sind nicht dafür ausgelegt, mit Fahrzeugen zu kommunizieren, die sich in Höhen von mehr als mehreren hundert oder mehreren tausend Fuß bewegen. Für die sichere Navigation und Pfadplanung benötigter Netze wird ein sicherer Downlink erforderlich sein.

Regierungen sollten Anreize für die Industrie schaffen, in die Automatisierung als Teil einer Ausweitung der kommerziellen Raumfahrtdienste zu investieren. Regierungen und Raumfahrtunternehmen müssen unterdessen KI und maschinelles Lernen nutzen, um Innovationen für den Weltraumbetrieb zu beschleunigen und Lösungen für drängende Probleme wie das Management von Weltraummüll zu liefern. 

Sita Sonty ist Partner und Associate Director für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung bei der Boston Consulting Group. Troy Thomas ist Managing Director und Partner und leitet die nordamerikanische Verteidigungs- und Sicherheitspraxis des Unternehmens. Cameron Scott ist leitender Wissensanalyst für Verteidigung und Sicherheit. 

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Quelle: https://spacenews.com/op-ed-automation-a-key-enabler-of-the-future-space-economy/