Tasarımı ve üretimi bazen milyarlarca dolara mal olan otonom uzay araçları, insanların uzayı keşfetme girişimlerinin artık vazgeçilmez bir parçası. Mürettebatsız olan bu araçların milyonlarca kilometre yol kat etmesi gerekiyor. Oradayken, işler ters gittiğinde yapılabilecek çok az şey var.
Ekipman arızaları maliyetli olabilir. Olası sorunlarla başa çıkmak için iki ana yöntem kullanılır.
Birincisi "güvenli mod "a sahip olmaktır. Bu, yerdeki mühendisler verilere bakarken, sorunu teşhis ederken ve çözümler üzerinde çalışırken uzay aracının kendisine en az zarar vererek çalışmasını sağlar.
Diğeri ise otonom araçların yedek sistemlerle donatılmasıdır. Örneğin, bir itici arızalanırsa, kapatılır ve yedek bir itici kullanılır.
Ancak tehlikeli arızalar çok az uyarı ile gerçekleşirse, uzaydan yere iletişim için yeterli zaman olmayabilir. Yedek sistemler burada devreye girebilir ancak zaten pahalı olan araca masraf ve ağırlık ekler.
NASA için California Teknoloji Enstitüsü (Caltech) tarafından yönetilen Jet İtiş Gücü Laboratuarı'nda (JPL) yürütülen deneyler, otonom uzay araçlarına yeni algoritmalar kullanarak sorunları kendi başlarına çözme imkanı vermeyi amaçlıyor.
Bu algoritmalara sahip uzay araçları, uzaydaki diğer nesnelerle karşılaşma gibi sorunları gerçek zamanlı olarak teşhis edebilecek ve bunlara güvenli bir şekilde yanıt verebilecektir.
Proje sorumlusu Fred Hadaegh, "Yedek sistemlere sahip olmak her zaman pratik değildir" diyor. "Bu, uzay aracının aksi takdirde olacağından daha büyük, daha ağır ve daha pahalı olması gerektiği anlamına geliyor. Dolayısıyla buradaki fikir, bir uzay aracının bir sorunla karşılaştığında, neyin çalışmadığını anlayabilmesi ve bu belirli hatayı düzeltebilmesi veya ona uyum sağlayabilmesi."
Caltech araştırması Science Robotics dergisinde yayımlandı.
Araştırmacılar algoritmayı Caltech'in sıfıra yakın sürtünmeyle zemin üzerinde hareket etmek için hava yatakları kullanan çoklu uzay aracı dinamiği simülatörünü kullanarak test ettiler.
Baş yazar James Ragan, "Dinlenme halindeyken yüzüyor gibi görünüyor ve eğer onu bir yöne doğru iterseniz, bir şeye çarpana kadar gitmeye devam edecek, uzay dinamikleri de buna benziyor" diyor.
Simülatöre s-FEAST ("Güvenli Hata Tahmini için Aktif Algılama Odaklı Arama") algoritması yerleştirildi.
Ragan, "s-FEAST algoritmamız, şu anda gerçekleştirdiği eylemlerden kaynaklanabilecek çok sayıda olası geleceği hızla 'hayal ediyor'" diye açıklıyor.
"Sistem gürültülü olduğu için bu gelecekler belirsizdir. Birden fazla olası sonuç vardır, bu da olası dallanmalardan oluşan bir gelecek ağacına yol açar. Her bir dal, uzay aracının kontrol ettiği şeylere (seçtiği test eylemleri) ve ayrıca hatalı sensörlerden gelen gözlemler gibi kontrol etmediği şeylere bağlı olarak geleceğin gerçekleşebileceği olası bir yolu temsil ediyor."
Ragan, s-FEAST donanımlı uzay aracının beklenmedik verilerle "beklenmedik bir acı hissettiğinizde kaslarınızı dikkatlice test etmenize benzer şekilde ilgilendiğini ve sadece neyin acı verdiğini ve sizi daha fazla yaralayabilecek eylemlerden nasıl kaçınacağınızı anlamak istediğinizi" açıklıyor.
Aynı anda birden fazla olasılığı test eden algoritma, daha sonra hangi hareket tarzının sorunu en iyi şekilde teşhis edeceğine ve tehlikeyi önleyeceğine karar veriyor.
"Buradaki kilit fikir, s-FEAST'in tüm uzay aracı operasyonlarının yerini almamasıdır. Bu sizin acil durum müdahalenizdir" diyor Ragan.
Araştırmacılar aynı prensiplerin Dünya'da da kullanılabileceğini söylüyorlar.
Kıdemli yazar Soon-Jo Chung, "Uzay sistemleri otonom operasyonları gerekli kılıyor çünkü bizden çok uzakta bir dünyada çalışan uzay araçlarını ve Mars helikopterlerini yakalayıp tamir edemiyoruz" diyor. "Uzay, Dünya tabanlı araç sistemleri için yaptığımız herhangi bir otonomi araştırması için nihai 'kanıtlama alanımız'."