Ученые разработали систему Neural-Rendezvous для обнаружения межзвездных объектов с помощью роя космических аппаратов
В 2017 году астрономы впервые обнаружили в Солнечной системе межзвёздный объект — Оумуамуа. Хотя он и не оказался инопланетным кораблём, его появление доказало, что в нашу систему регулярно могут залетать объекты из других звёздных систем. Оумуамуа двигался с колоссальной скоростью — около 315431 км/ч, что сделало его изучение крайне сложной задачей.
Чтобы не упускать подобные объекты в будущем, профессор Университета Иллинойса Хироясу Цукамото разработал систему Neural-Rendezvous — интеллектуальную систему наведения и управления космическими аппаратами, способную безопасно сближаться с межзвёздными объектами (МЗО). Проект создан в сотрудничестве с Лабораторией реактивного движения НАСА и призван решить две ключевые проблемы: высокую скорость МЗО и неточность расчётов их траекторий.
Почему так сложно изучать межзвёздные объекты?
МЗО прилетают в Солнечную систему неожиданно, их траектории плохо предсказуемы, а скорость настолько высока, что стандартные методы обнаружения неэффективны.
«Мы пытаемся встретить астрономический объект, который пролетает через нашу систему лишь однажды, и нам нельзя упустить этот шанс, — объясняет Цукамото. — Даже если мы примерно понимаем динамику МЗО, их траектории остаются неопределёнными, потому что мы не можем предсказать момент их появления. Это серьёзная проблема».
Как работает Neural-Rendezvous?
Система использует глубокое обучение, позволяя космическому аппарату «думать» в реальном времени при сближении с МЗО — подобно тому, как человеческий мозг реагирует во время вождения.
«Наш ключевой вклад не только в создании специализированного "мозга", но и в математическом доказательстве его работоспособности, — говорит Цукамото. — Например, человеческий мозг учится безопасно водить машину на опыте. Но какая математика за этим стоит? Как мы можем быть уверены, что не врежемся?»
Рой космических аппаратов для максимальной эффективности
Двое студентов университета — Арна Бхардвадж и Шишир Бхатта — предложили использовать Neural-Rendezvous не для одного, а для целого роя аппаратов.
«Как оптимально расположить несколько космических аппаратов, чтобы получить максимум информации? — говорит Цукамото. — Их решение заключалось в распределении аппаратов так, чтобы визуально охватить наиболее вероятную область нахождения МЗО, что и обеспечивает Neural-Rendezvous».
Для проверки концепции студенты использовали симулятор M-STAR и мини-дроны Crazyflies, успешно продемонстрировав работоспособность подхода.
«Хотя Neural-Rendezvous — это пока теоретическая концепция, их работа — первый шаг к тому, чтобы сделать её практичной», — отметил Цукамото.
Результаты исследования были представлены на конференции IEEE Aerospace Conference в этом месяце.
Что это значит для будущего астрономии?
Если технология будет реализована, человечество получит инструмент для активного изучения межзвёздных объектов, что может раскрыть тайны других планетных систем. В отличие от Оумуамуа, который удалось наблюдать лишь кратко, будущие миссии с Neural-Rendezvous позволят детально исследовать подобные объекты, а возможно, и обнаружить следы внеземного вещества.
Остаётся ждать новых открытий — ведь следующий межзвёздный гость может появиться в любой момент.