Mars-Mission vertraut auf künstliche Intelligenz

Für einen effizienteren und zuverlässigeren Download von Missionsdaten des Mars-Orbiters „Mars Express“ hat die ESA neuerdings ein KI-System (Künstliche Intelligenz) im Einsatz. Davor musste die Zeitplanung der Mars-Kommunikation mithilfe von Menschen gesteuerter Software erfolgen.

„Das ist mühsam und zeitraubend. Es konnte auch nicht den gelegentlichen Verlust wertvoller wissenschaftlicher Daten verhindern“, beschreibt Alessandro Donati, Leiter des Advanced Mission Concepts and Technologies Office im European Space Operations Centre (ESOC) der ESA. Das KI-Tool konnte Abhilfe schaffen und ist laut Experten ein Wegbereiter für den Einsatz von KI-Systemen in der Raumfahrt.

Die Planung des Downloads von Daten des Mars Express ist eine komplexe Aufgabe mit vielen Variablen. Die Orientierung des Raumfahrzeugs, die Verfügbarkeit der Bodenstation, Verbindungs-Bandbreiten und die Menge der gesammelten Daten zählen zu den Faktoren, die bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Da die im Raumfahrzeug lokal verfügbare Speicherkapazität begrenzt ist, droht ein unwiederbringlicher Verlust wertvoller Daten, falls diese vor einem Download zur Erde durch neue Messungen überschrieben werden. All diese Variablen berücksichtigt das „Mars Express AI Tool“ (MEXAR2), wenn es Daten-Downloads plant. Die genutzten KI-Techniken seien ähnlich jenen, die für die Terminplanung und Optimierungsaufgaben etwa bei Fluglinien oder großen Bauprojekten zum Einsatz kämen, so das ESOC.

Am KI-System für Mars Express wurde seit 2005 am italienischen Institute for Cognitive Science and Technology geforscht. Das Ergebnis MEXAR2 konnte sich inzwischen in der Praxis beweisen. „Mit MEXAR2 wurde der Verlust von gespeicherten Datenpaketen weitgehend eliminiert“, meint Fred Jansen, Mission Manager für Mars Express bei der ESA. Der Arbeitsaufwand für die Erstellung der Download-Pläne sei um 50 Prozent gesunken, heißt es aus dem ESOC. Durch die Optimierung der für Mars Express verwendeten Bandbreite beim irdischen Datenempfang sei auch mehr Zeit der Bodenstation für andere Missionen verfügbar. Aufgrund des erwiesenen Erfolges von MEXAR2 werde nun an der Anwendung der KI-Konzepte für andere Aufgaben gearbeitet. Ein Beispiel ist das Projekt „RAXEM“ für die Optimierung der Kommunikation in die umgekehrte Richtung, von der Erde zu Mars Express.

MEXAR2 sei ein Wegbereiter für KI im Bereich der Raumfahrt, betont Ari Kristinn Jónsson, Computerwissenschaftler an der Universität Reykjavík http://www.ru.is/?pageid=722 . Noch seien bei ESA, NASA und anderen Agenturen sehr wenige echte KI-Tools im Einsatz. Ihre Vorteile in der Raumforschung wären aber längst bekannt. „Intelligente Entscheidungsfindungs-Möglichkeiten an Bord von Raumfahrzeugen zu haben, wird die Erforschung viel kosteneffizienter machen und Missionen ermöglichen, die mehr bieten und weniger kosten“, so Jónsson. Er erwarte, dass KI-Systeme in 20 Jahren eine etablierte Kerntechnologie im operativen Bereich von Raummissionen sein werden. Es würde sich um allgemeine KI-Tools handeln, die an einzelne Missionen angepasst werden. „Die KI-Fähigkeiten werden derart sein, dass Verantwortung und Kontrolle flexibel zwischen Technikern am Boden und Computern im Raumfahrzeug verschoben werden können“, prognostiziert der Experte.