Et smartere habitat til udforskning af det dybe rum

For at udforske månen eller Mars, astronauter har brug for smarte habitater, der understøtter liv og forbliver i drift, når de er ledige. For at fremme designet af autonome systemer til rumhabitater, NASA finansierer et multi-universitets rumteknologiforskningsinstitut kaldet Habitats Optimized for Missions of Exploration, eller mere passende, HJEM.

Mario Bergés, lektor i civil- og miljøteknik (CEE), leder forskerholdet fra Carnegie Mellon University, der arbejder i HOME-regi. Deres opgave er at muliggøre fuldstændig situationsbevidsthed i habitatet ved at give det kapacitet til at behandle og fortolke dets egne data og komme med beslutningsanbefalinger, der kan videregives til robotsystemer eller foreslås til menneskelige beboere.

"Rummet er barskt, og fejl kan være katastrofale, så vi har brug for autonome systemer, der er meget gode, " sagde Bergés. En idé, holdet undersøger, er anvendelsen af ​​kunstig intelligens til at analysere udstyrsdata for at forstå elforbruget i habitatet. Ved at vide, hvordan strøm forbruges, så kunne status for alle de elektrisk drevne systemer i habitatet overvåges.

Forskere har erfaring med at udføre dataanalyse for udstyr på Jorden, men Bergés sagde, at vi er nødt til at lære at oversætte denne viden til rummets kontekst og specifikt til systemerne i disse habitater.

For eksempel, på Jorden er der en række forskellige klimaanlæg, og vi kan bestemme, hvor potentielle fejl er, og hvordan de opstår. Men i de nye levesteder, alle systemer vil være enkeltstående.

"Hvordan udfører du automatisk fejldetektion og diagnosticering uden en masse systemdata? Det er her AI kommer ind, " sagde Bergés. "Vi har maskiner, der lærer af sig selv, hvis du giver dem nok data, men vi har ikke mange maskiner, der kan ræsonnere ved at bruge eksisterende ingeniørviden, som kan reducere mængden af ​​data, de har brug for."

For at tøjle mængden af ​​data, der er nødvendig for at opdage udstyrsfejl i hele habitatet, holdet vil indsamle elektriske målinger. Disse data vil blive delt med robotsystemer, der vil behandle dem og handle på det fysiske miljø, og, i teorien, sætte habitatet i stand til at opretholde sig selv.

CMU-teamet består af Bergés, en ekspert i sensing og dataanalyse til infrastruktur; Burcu Akinci, en CEE-professor og ekspert i informationsmodellering; og Stephen Smith og Artur Dubrawski fra CMU's Robotics Institute, der skal lede forskning i maskinlæring og robotsystemer. CMU's forskning vil indgå i andre projekter i gang i instituttet.

HOME er finansieret i fem år for cirka 15 millioner dollars, og NASA kan anvende anbefalinger fra instituttet, inden finansieringsperioden udløber. Ifølge Bergés, CMU's forskning kunne potentielt informere designet af en gateway-station, der vil kredse om månen som en del af NASA's dybe rumudforskningsplaner.

Bergés mener, at civilingeniører vil spille en rolle i udforskningen af ​​rummet.

"Siden begyndelsen, civilingeniører har været forvaltere af den infrastruktur, der understøtter det moderne liv, " sagde han. "Hvis menneskeheden bevæger sig ud i rummet, det giver mening for civilingeniører at være en del af det."