|
НАСА обращается к ИИ для разработки оборудования
|
|
|
|
Космические корабли и оборудование для миссий, разработанное искусственным интеллектом, могут напоминать кости, оставленные некоторыми инопланетными видами, но они меньше весят, выдерживают более высокие структурные нагрузки и требуют гораздо меньше времени, чем детали, разработанные людьми, для разработки. «Они выглядят несколько чужеродными и странными, — сказал инженер-исследователь Райан Макклелланд, — но как только вы увидите их в действии, это действительно обретет смысл». Макклелланд был пионером в разработке специализированных одноразовых деталей с использованием коммерчески доступного программного обеспечения искусственного интеллекта в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, посредством процесса, который он назвал эволюционным дизайном.
|
|
|
|
Чтобы создать эти детали, специалист по компьютерному проектированию (CAD) начинает с требований миссии и рисует поверхности, где деталь соединяется с прибором или космическим кораблем, а также любые болты и фитинги для электроники и другого оборудования. Разработчику также может понадобиться заблокировать путь, чтобы алгоритм не блокировал лазерный луч или оптический датчик. Наконец, более сложные сборки могут потребовать места для рук техников, чтобы маневрировать при сборке и выравнивании. По словам Макклелланда, после того, как все запретные зоны определены, ИИ соединяет точки, создавая сложные конструкции всего за час или два. «Алгоритмам действительно нужен человеческий глаз», — сказал он. «Человеческая интуиция знает, что выглядит правильно, но предоставленный сам себе алгоритм иногда может сделать структуру слишком тонкой».
|
|
|
По его словам, эти усовершенствованные детали экономят до двух третей веса по сравнению с компонентами традиционной конструкции и могут быть изготовлены коммерческими поставщиками. «Вы можете выполнить проектирование, анализ и изготовление прототипа детали и получить его всего за одну неделю», — сказал Макклелланд. «Это может быть радикально быстрее по сравнению с тем, как мы привыкли работать». По словам Макклелланда, детали также анализируются с использованием стандартного программного обеспечения и процессов проверки НАСА для выявления потенциальных точек отказа. «Мы обнаружили, что это на самом деле снижает риск. После этих анализов напряжений мы обнаружили, что детали, разработанные с помощью алгоритма, не имеют концентрации напряжений, которые вы имеете с конструкциями человека. Факторы напряжения почти в десять раз ниже, чем у деталей, разработанных опытным человеком. дизайнер».
|
|
|
|
Усовершенствованные компоненты Макклелланда были приняты миссиями НАСА на разных этапах проектирования и строительства, включая астрофизические аэростатные обсерватории, сканеры атмосферы Земли, планетарные инструменты, мониторы космической погоды, космические телескопы и даже миссию «Возвращение образцов с Марса». Физик Годдарда Питер Наглер обратился к усовершенствованному дизайну, чтобы помочь в разработке миссии EXoplanet Climate Infrared TElescope (EXCITE) — телескопа на воздушном шаре, предназначенного для изучения горячих экзопланет типа Юпитера, вращающихся вокруг других звезд. В настоящее время EXCITE строится и тестируется и планирует использовать спектрограф ближнего инфракрасного диапазона для проведения непрерывных наблюдений за орбитой каждой планеты вокруг ее родительской звезды.
|
|
|
|
«У нас есть несколько областей с очень сложными требованиями к дизайну», — сказал Наглер. «Были комбинации определенных интерфейсов и строгих спецификаций нагрузки, которые оказались проблемой для наших разработчиков». Макклелланд разработал титановый каркас для задней части телескопа EXCITE, где ИК-приемник, размещенный внутри алюминиевой криогенной камеры, соединяется с пластиной из углеродного волокна, поддерживающей главное зеркало. «Эти материалы имеют очень разные свойства теплового расширения», — сказал Наглер. «У нас должен был быть интерфейс между ними, который не будет нагружать ни один из материалов».
|
|
|
|
На долговременном воздушном шаре сверхдавления НАСА будет подниматься полезная нагрузка размером с внедорожник EXCITE, а инженерно-испытательный полет запланирован на осень 2023 года.
|
|
Идеальное дизайнерское решение для нестандартных деталей НАСА Проектирование с помощью искусственного интеллекта — это растущая отрасль, в которой все, от деталей оборудования до целых шасси автомобилей и мотоциклов, разрабатывается с помощью компьютеров. По словам Макклелланда, вариант использования NASA особенно силен. «Если вы мотоциклетная или автомобильная компания, — сказал Макклелланд, — у вас может быть только одна конструкция шасси, которую вы собираетесь производить, а затем вы будете производить их кучу. Здесь, в НАСА, мы производим тысячи детали на заказ каждый год».
|
|
|
|
По его словам, 3D-печать смолами и металлами откроет будущее дизайна с помощью ИИ, позволяя создавать более крупные компоненты, такие как структурные фермы, сложные системы, которые перемещаются или разворачиваются, или передовую точную оптику. «Эти методы могут позволить НАСА и коммерческим партнерам создавать более крупные компоненты на орбите, которые в противном случае не поместились бы в стандартную ракету-носитель, они могли бы даже облегчить строительство на Луне или Марсе с использованием материалов, найденных в этих местах». Объединение искусственного интеллекта, 3D-печати или аддитивного производства, а также использования ресурсов на месте расширит возможности обслуживания, сборки и производства в космосе (ISAM). ISAM является ключевым приоритетом для развития космической инфраструктуры США, как это определено Национальной стратегией ISAM Управления по науке и технологиям Белого дома и Планом внедрения ISAM.
|
|
|
|
Источник
|
