Avaruus 2.0: Autonomisten robottien ja tekoälyn nousu

Ihmisten tarve ymmärtää paremmin tähtien ulkopuolista maailmaa on johtanut uraauurtaviin saavutuksiin. Tämä avaruuden kiehtovuus auttoi meitä saavuttamaan virstanpylväitä, kuten Apollo 11:n kuulento, joka merkitsi ihmiskunnan ensiaskeleita Maan ulkopuolella. Tämän suuren askeleen myötä astuimme kunnianhimoisen ja uteliaisuuteen perustuvan avaruustutkimuksen aikakauteen.

Tie taivaankappaleiden tutkimiseen ja ymmärtämiseen ei kuitenkaan ollut helppo. Itse asiassa se aiheutti vakavia riskejä ihmisille avaruusvaarojen, kuten korkeiden säteilytasojen, äärimmäisten lämpötilanvaihteluiden, tyhjiöolosuhteiden, mekaanisten vikojen ja tuntemattomien ympäristöjen luontaisen epävarmuuden, vuoksi. Turvallisemmille ja tehokkaammille järjestelmille oli selkeä tarve, mikä johti robotiikan ja tekoälyn kehittämiseen ja käyttöönottoon.

Nämä teknologiset edistysaskeleet ovat tarjonneet meille parempia ja turvallisempia tapoja tutkia valtavaa maailmankaikkeutta. Tämän seurauksena roboteista on tullut olennainen osa avaruuslentoja. Näistä koneista on itse asiassa nopeasti tulossa ensisijaisia ​​tutkimusmatkailijoita ympäristöissä, jotka ovat yksinkertaisesti liian vaarallisia ihmisille.

Toisin kuin me hauraat ihmiset, nämä robottijärjestelmät kestävät helposti avaruuden äärimmäiset olosuhteet. Mikä tärkeintä, ne voivat toimia jatkuvasti väsymättä tai kyllästymättä.

Ja siksi NASA hyödyntää robotteja laajastiEsimerkiksi se käyttää Astrobeen vapaasti lentäviä robotteja, nimeltään Bumble, Honey ja Queen, avustamaan miehistön jäseniä kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS). Nämä kuutionmuotoiset robotit auttavat astronautteja rutiinitehtävissä, kuten tarvikkeiden seurannassa, käyttöjärjestelmien hallinnassa ja videoiden dokumentoinnissa, kun astronautit keskittyvät tärkeämpiin tehtäviin.

Mutta siinä ei ole kaikki. Tekoälyn kanssa integroituna nämä koneet voivat myös käsitellä valtavia määriä dataa reaaliajassa ja tehdä päätöksiä itsenäisesti, mikä tekee niistä entistä tehokkaampia.

Alan jatkuvat innovaatiot pyrkivät viemään näitä ominaisuuksia entisestään. Kiinalainen robotiikkayritys Engine AI julkaisi hiljattain kunnianhimoiset suunnitelmansa lähettää maailman ensimmäinen humanoidirobottiastronauti avaruuteen.

PM01 on humanoidirobotti, joka lähetetään avaruuteen. Tämä kevyt, avoimen lähdekoodin älykäs humanoidialusta yhdistää ihmisen kaltaisen liikkeen edistyneeseen robottiälyyn. Siinä on bioninen rakenne, joka matkii ihmisen liikettä, ja erittäin interaktiivinen ydinnäyttö, lisäksi siinä on erittäin nopea liikevaste, tarkat ympäristöanturit ja autonomiset päätöksentekokyvyt. Sen kaksoissiruarkkitehtuuri yhdistää NVIDIA Jetson Orin -moduulin Intel N97 -prosessoriin, mikä mahdollistaa monimutkaisten havaintojen, liikkeenohjauksen ja reaaliaikaisten työkuormien hallinnan.

Joten robottien muuttuessa joustavammiksi, sopeutumiskykyisemmiksi ja itsenäisemmiksi ne pystyvät ottamaan hoitaakseen riskialttiita tehtäviä, kuten avaruusasemien ulkoista huoltoa ja pitkäaikaisia ​​valvontatehtäviä, jotka altistavat astronautit merkittävälle vaaralle.

Avaruustutkimuksen tulevaisuus on selvästi matkalla kohti suurempaa automaatiota. Sen sijaan, että astronautit joutuisivat vaaraan, heidät korvataan yksinkertaisesti älykkäiden robottien verkostoilla, jotka pystyvät työskentelemään yhteistyössä valtavien etäisyyksien yli.

Katsotaanpa nyt, miten tämä muutos tapahtuu käytännössä kahden keskeisen kehitysaskeleen kautta: autonominen robotiikka tutkii maanalaisia ​​laavatunneleita Kuu ja Marsja tekoälyn luomia reittejä, joilla mönkijät voivat matkustaa turvallisesti Marsin maastossa.

Maan ulkopuolisten laavaputkien kartoitus ja navigointi robottien avulla

Kuun laavatunneleiden ensimmäisistä löydöksistä on kulunut lähes kaksi vuosikymmentä ja Marsin massiivisten laavatunnelien havainnoista yli puoli vuosisataa. Nämä jättimäiset luolat ovat riittävän suuria kaupungeille.

Tulivuoren toiminnan luomia näitä laavatunneleita löytyy myös maapallolta, mukaan lukien Islanti, Havaiji, Sisilia, Australia ja Galapagossaaret.

Vaikka nämä Marsin ja Kuun putket näyttävät potentiaalisilta tulevaisuuden ihmistukikohdilta, koska ne ovat turvallisempia kuin maanpintansa tarjoamalla suojaa kosmisilta säteiltä, ​​auringonsäteilyltä ja toistuvilta meteoriittien iskuilta, niihin ei ole helppo päästä. Näiden laavatunnelien sisäpuoli on erittäin jyrkkä ja maasto epätasainen, mikä vaatii yksityiskohtaisia ​​tutkimuksia. Mutta lisätiedon kerääminen näistä maanalaisista rakenteista on haastavaa.

Kiertoradan kuvissa havaitut kattoikkunat, jotka ovat romahtaneita putkikattojen osia, ja pitkät, kiemurtelevat kanavat viittaavat suuriin maanalaisiin tyhjiin tiloihin; kuvat eivät kuitenkaan pysty paljastamaan, mitkä putket soveltuvat elinympäristöiksi.

Kallioisten maisemien, rajoitettujen sisäänpääsykohtien ja vaarallisten olosuhteiden haasteiden ratkaisemiseksi Malagan yliopiston (UMA) avaruusrobotiikan laboratorion tutkijat julkistivat uuden tehtäväkonseptin, jossa kolme älyrobottia tutkii itsenäisesti näitä maanalaisia ​​ympäristöjä.

Robotteja testataan parhaillaan Lanzaroten tulivuorenluolissa Espanjassa, ja tiimin tavoitteena on käyttää niitä tulevissa Kuu-lennoissa.

Julkaistu tieteellinen aikakauslehti Science Robotics¹Konsepti perustuu kolmeen erityyppiseen robottiin, SherpaTT:hen, LUVMI-X:ään ja Coyote III -mönkijään, jotka työskentelevät itsenäisesti yhdessä tutkiakseen Marsin ja Kuun karuja maanalaisia ​​tiloja.

Tiimin ehdottama tehtävä koostuu neljästä vaiheesta. Se alkaa robottien kartoittamalla luolan suuaukkoja ja luomalla yksityiskohtaisen korkeusmallin. Sitten luolaan lähetetään sensoroitu hyötykuormakuutio alustavien mittausten keräämiseksi. Tiedustelumönkijä lasketaan sitten sisäänkäynnin kautta viimeisen vaiheen aloittamiseksi, johon kuuluu karun maaston läpi kulkeminen, tiedon kerääminen ja yksityiskohtaisten 3D-karttojen luominen luolan sisätiloista.

Lanzaroten tuliperäisellä saarella vuoden 2023 alussa suoritettu tosielämän kenttäkoe osoitti, että tiimin lähestymistapa toimii suunnitellusti. Saksan tekoälyn tutkimuskeskus (DFKI) johti kokeilua, ja siihen osallistuivat espanjalainen yliopisto UMA ja yritys GMV.

UMA:n avaruusrobotiikan laboratorio keskittyy kehittämään uusia teknologioita ja menetelmiä avaruusrobotiikan autonomian lisäämiseksi sekä kiertorata- että planeettalennoissa. Laboratorio on tehnyt tiivistä yhteistyötä Euroopan avaruusjärjestön kanssa kehittääkseen algoritmeja, jotka auttavat mönkijöitä suunnittelemaan reittejä ja toimimaan itsenäisemmin.

Koe vahvisti, että nelivaiheinen tehtävämenetelmä on teknisesti toteutettavissa, mikä korostaa yhteistyöhön perustuvien robottijärjestelmien potentiaalia tulevaisuuden planeettojen tutkimisessa.

Tekoälypohjaiset navigointijärjestelmät planeettamönkijöille

Toinen merkittävä kehitysaskel on NASAn Perseverance-mönkijä, auton kokoinen robottitutkija, joka on etsinyt merkkejä muinaisesta mikrobielämästä ja näytteiden kerääminen myöhempää palautusta varten Maahan, suoritti ensimmäisen tekoälyn suunnitteleman ajon "punaisella planeetalla".

Joten ihmisoperaattoreiden suunnittelemien reittien sijaan Mars-tutkija teki historiaa hyödyntämällä tekoälyn järjestämiä reittejä.

Reittien luomiseksi näkökykyinen tekoäly analysoi ensin ihmismönkijöiden suunnittelijoiden käyttämiä kuvia ja maastodataa vaarojen, kuten kivien ja hiekan väreilyjen, tunnistamiseksi ja suunnitteli sitten turvallisen reitin Marsin pinnan poikki.

Mutta ennen tekoälyn luomien polkujen varsinaista käyttöä reittejä testattiin ensin kuusipyöräisen mönkijän virtuaalikopiossa, jossa Perseverance seurasi niitä onnistuneesti kulkemalla itsenäisesti satoja metrejä.

NASAn Jet Propulsion Laboratoryn johtama mönkijä, joka valvoo sen päivittäistä toimintaa, on nyt suorittanut ensimmäiset ajot toisella planeetalla generatiivisen tekoälyn suunnittelemilla reittipisteillä.

”Tämä demonstraatio osoittaa, kuinka pitkälle kyvykkyytemme ovat kehittyneet, ja laajentaa tapojamme tutkia muita maailmoja”, sanoi NASAn johtaja Jared Isaacman. ”Tällaiset autonomiset teknologiat voivat auttaa avaruuslentoja toimimaan tehokkaammin, reagoimaan haastavaan maastoon ja lisäämään tieteellistä tuottoa etäisyyden Maasta kasvaessa. Se on vahva esimerkki siitä, miten tiimit soveltavat uutta teknologiaa huolellisesti ja vastuullisesti todellisissa toiminnoissa.”

Viime vuoden joulukuun alussa pidetyssä merkkipaaluesittelyssä insinöörit käyttivät näkökielimalleja analysoidakseen olemassa olevaa dataa JPL:n maanpäällisistä tehtävistä koostuvasta aineistosta. Analysoimalla samoja tietoja ja kuvia, joita ihmissuunnittelijat käyttävät, järjestelmä tunnisti reittipisteiden sijainnit, joiden avulla Perseverance voi matkustaa turvallisesti vaikeassa Marsin maastossa.

Saavutus oli JPL:n Rover Operations Centerin (ROC) ja Anthropicin Claude-tekoälymallien koordinoitu ponnistus.

”Kuvittele älykkäitä järjestelmiä paitsi maanpinnalla Maassa, myös reunasovelluksissa mönkijöissämme, helikoptereissamme, droneissamme ja muissa maanpinnan elementeissä, joita on koulutettu NASAn insinöörien, tiedemiesten ja astronautien kollektiivisella viisaudella”, sanoo Matt Wallace, JPL:n tutkimusjärjestelmätoimiston johtaja. ”Se on mullistavaa teknologiaa, jota tarvitsemme luodaksemme infrastruktuurin ja järjestelmät, joita tarvitaan pysyvään ihmisen läsnäoloon Kuussa ja Yhdysvaltojen viemiseksi Marsiin ja sen ulkopuolelle.”

Marsin ollessa 140 miljoonan mailin päässä Maasta käsin viestintäviiveet tekevät mönkijän ohjaamisen reaaliajassa mahdottomaksi.

Mönkijän navigointi on pitkään perustunut ihmisiin, jotka tutkivat ahkerasti maastotietoja ja suunnittelevat sitten reittejä etukäteen. Nämä polut koostuvat noin 100 metrin välein olevista reittipisteistä, jotka vähentävät mönkijän vaaratilanteiden riskiä. Valmistuttuaan suunnitelmat lähetetään NASA:n Deep Space Network (DSN) -televiestintäinfrastruktuurin kautta, ja mönkijä suorittaa sitten ohjeet.

Mutta Perseverancen avustusoperaatioiden aikana 1 707. ja 1 709. Mars-päivänä tämä vastuu siirrettiin generatiiviselle tekoälylle. Järjestelmä analysoi avaruusaluksen ottamia korkearesoluutioisia kiertoratakuvia. HiRISE-kamera MRO-luotaimen nadiiripuolella sekä digitaalisista korkeusmalleista saatujen maasto- ja kaltevuustietojen avulla.

Tiedot auttoivat tekoälyä tunnistamaan kivikkokentät, kallioperää, hiekan väreilyjä, paljastumia ja muita tärkeitä pintarakenteita. Sitten tekoäly kehitti jatkuvan ajoreitin kaikkine tarvittavine reittipisteineen. JPL:n avaruusrobotiikan asiantuntijan ja Perseverance-suunnittelutiimin jäsenen Vandi Verman mukaan:

”Generatiivisen tekoälyn peruselementit osoittavat paljon lupauksia autonomisen navigoinnin peruspilarien virtaviivaistamisessa planeetan ulkopuolisessa ajamisessa: havainnointi (kivien ja väreilyjen näkeminen), paikantaminen (missä olemme) sekä suunnittelu ja hallinta (turvallisimman reitin päättäminen ja toteuttaminen).”

Nämä ohjeet ajettiin JPL:n digitaalisen kaksosen (mönkijän virtuaalisen kopion) läpi, joka tarkisti yli 500 000 telemetriamuuttujaa varmistaakseen, että suunnitelma toimisi turvallisesti Perseverancen lento-ohjelmiston kanssa.

Tämän tekoälyn luoman suunnitelman avulla NASAn Perseverance matkusti 210 metriä 8. joulukuuta ja 246 metriä 10. joulukuuta.

”Olemme siirtymässä kohti päivää, jolloin generatiivinen tekoäly ja muut älykkäät työkalut auttavat mönkijöitämme kilometrien mittakaavan ajon aikana samalla minimoimalla operaattorin työmäärän ja merkitsemällä mielenkiintoisia pintarakenteita tiedetiimillemme käymällä läpi valtavia määriä mönkijäkuvia.”

– Verma

Robotiikka ja tekoäly avaruustutkimuksessa

Investoiminen autonomiseen avaruustutkimukseen

Autonomisen avaruustutkimuksen maailmassa Intuitive Machines, Inc. (LUNR + 6.84%) erottuu yhtenä harvoista julkisista yrityksistä, jotka todella rakentavat autonomisia järjestelmiä toiselle taivaankappaleelle.

Intuitive Machines kehittää avaruuteen itseohjautuvia ajoneuvoja, jotka toimivat minimaalisella ihmisen puuttumisella, ja sillä on vahva integraatio NASA:n kanssa, erityisesti Artemis-ohjelman kanssa. Se on itse asiassa ensimmäinen yksityinen yritys, joka on laskeutunut pehmeästi Odysseus-nimisellä avaruusaluksella Kuuhun.

Avaruusteknologia-, infrastruktuuri- ja palveluyritys tarjoaa avaruustuotteita ja -palveluita, jotka mahdollistavat Kuun, Marsin ja muiden alueiden kestävän robottien ja ihmisten tekemän tutkimisen.

Intuitive Machinesin tarjoamiin palveluihin kuuluvat tiedonsiirto, toimitus ja infrastruktuuri palveluna.

Neljän liiketoimintayksikkönsä – Orbital Services, Lunar Access Services, Lunar Data Services ja Space Products and Infrastructure – kautta yhtiö pyrkii mahdollistamaan pääsyn Kuuhun ihmiskunnan edistämiseksi.

Intuitive Machines on suhteellisen nuori yritys, joka perustettiin vuonna 2013, mutta sillä on jo suoritti neljä NASA:n kuulentoa.

Tämä on ollut toimitusjohtajan ja presidentin Steve Altemuksen ansiota, joka työskenteli NASA:lla miehitettyjen avaruuslentojen osastolla. NASA:sta lähdettyään hän oli mukana perustamassa Intuitive Machinesia, joka valittiin yhdeksi TIME-lehden 100 vaikutusvaltaisimmasta yrityksestä vuonna 2024. TIME-lehden haastattelussa Altemus paljasti, että "noin 75–80 % liiketoiminnastamme on Yhdysvaltain hallituksen kanssa".

LUNR:n osakkeiden markkina-arvo on 3.6 miljardia dollaria, ja niiden hinta on tällä hetkellä 17.50 dollaria, mikä on 9 % nousua vuoden alusta ja 123.64 % nousua viimeisen vuoden aikana. Yhtiön osakekohtainen tulos (TTM) on -2.11 ja P/E (TTM) -8.40.

Vaikka yhtiön vuoden 2025 viimeisen neljänneksen tulokset julkistetaan myöhemmin tässä kuussa, yhtiön kolmannen neljänneksen tulokset osoittavat 10 miljoonan dollarin nettotappiota. Sen oikaistu käyttökate oli -13.2 miljoonaa dollaria, mikä viittaa jatkuviin taloudellisiin haasteisiin, vaikkakin se oli 12.2 miljoonaa dollaria parannusta edelliseen neljännekseen verrattuna.

Yhtiöllä oli 235.9 miljoonan dollarin tilauskanta vuoden 2025 kolmannen neljänneksen lopussa ja 622 miljoonan dollarin kassavarat.

Merkillepantavaa on, että yhtiö osti Lanteris Space Systemsin 800 miljoonalla dollarilla, johon sisältyy 450 miljoonaa dollaria käteisenä ja 350 miljoonaa dollaria LUNR-luokan A kantaosakkeina. Viimeisten 65 vuoden aikana Lanteris on toimittanut yli 300 avaruusalusta ja ylläpitää 99.99 %:n käytettävyyttä kiertoradalla.

Yritysoston ennustetaan nostavan Intuitive Machinesin liikevaihdon yli 850 miljoonaan dollariin ja tilauskannan 920 miljoonaan dollariin. Yritysoston odotetaan myös parantavan yhtiön valmiuksia viestintä-, navigointi- ja avaruusdatan verkkopalveluissa siviili-, kaupallisilla ja puolustusmarkkinoilla.

Yritysoston myötä ”Intuitive Machines on asemoitunut tulemaan seuraavan sukupolven avaruusalan yritykseksi”, toimitusjohtaja Altemus sanoi vuoden 2025 kolmannen neljänneksen tulosjulkistuspuhelussa marraskuussa 2025.

Hän huomautti, että yrityskauppa edustaa eteenpäin yhtiön kehityksessä luotettavasta avaruusinfrastruktuuriyhtiöstä vertikaalisesti integroituneeksi avaruusalan ensisijaiseksi toimittajaksi, joka palvelee kansallisen turvallisuuden, siviili- ja kaupallisia asiakkaita maan pinnalla, Maan kiertoradalla ja sen ulkopuolella.

”Tämä yritysosto on käännekohta Intuitive Machinesin kehityksessä”, Altemus sanoi. ”Olemme aiemmin osoittaneet kykymme toimia Kuussa. Lanteriksen avulla lisäämme lentokelpoista valmistusta skaalautuvasti. Yhdessä nämä vahvuudet muuttavat Intuitive Machinesin monialaiseksi, kokonaisvaltaiseksi ratkaisujen tarjoajaksi, joka voi rakentaa avaruusaluksia, yhdistää kestäviä viestintä- ja navigointiverkkoja sekä käyttää järjestelmiä LEO:lla, MEO:lla, GEO:lla ja cislunar-avaruudessa.”

Yritysosto saatiin päätökseen aiemmin tänä vuonna, ja se vahvisti yhtiön kykyä palvella paitsi NASAn Artemis- ja Lunar Terrain Vehicle -hankkeita, myös tulevia Mars-televiestintätehtäviä sekä Golden Dome- ja Space Development Agency -hankkeen kerrostettuja arkkitehtuureja.

Lanteris-yritysoston viimeistelyn lisäksi yhtiö ilmoitti 175 miljoonan dollarin strategisesta pääomasijoituksesta liikevaihdon kasvattamiseksi sekä viestintä- ja tietojenkäsittelyverkkojen kehittämiseksi. Se suunnittelee myös investointeja internetistä riippumattoman aurinkojärjestelmän perustamiseen.

Lisäksi se tekee yhteistyötä strategisten kumppaneiden kanssa avaruusdatakeskusten mukauttamiseksi nousevaan yrityskysyntään. Samaan aikaan se odottaa saavansa seuraavan kaupallisen kuukuormapalvelupalkinnon ja NASA:n kuumaajokuljetuspalvelupalkinnon.

L3Harris Technologies valitsi tässä kuussa L3Harris Technologiesin kokonaan omistaman tytäryhtiön Lanteris Space Systemsin suunnittelemaan ja rakentamaan 18 edistynyttä avaruusalustaa, jotka auttavat avaruuskehitysvirastoa (SDA) sen tehtävässä seurata reaaliajassa edistyneitä ohjusuhkia, mukaan lukien hyperääni- ja ballistisia järjestelmiä.

Intuitive Machines, Inc.:n (LUNR) uusimmat osakeuutiset ja kehityskulut

Yhteenveto

Avaruustutkimus on syvällisen muutoksen kourissa. Se oli aiemmin lähes kokonaan riippuvainen ihmisen älykkyydestä, kestävyydestä ja riskinotosta, mutta nyt sitä muokkaavat autonomiset teknologiat, jotka pystyvät tutkimaan kauemmas, syvemmälle ja turvallisemmin kuin koskaan ennen.

Robottijärjestelmistä, jotka tutkivat piilotettuja laavatunneleita, tekoälyohjattuihin mönkijöihin, jotka navigoivat kaukaisilla planeetoilla, nämä edistysaskeleet laajentavat sekä tutkimusmatkailun laajuutta että tehokkuutta.

Alan innovaatioiden jatkuessa myös ihmisen rooli kehittyy. Sen sijaan, että olisimme suoria tutkimusmatkailijoita, olemme aurinkokunnassa toimivien älykkäiden järjestelmien suunnittelijoita, valvojia ja hyötyjiä. Vielä tärkeämpää on, että siirtyminen ihmisistä tutkimusmatkailijoista robotiikkaan ja tekoälyyn minimoi riskit samalla nopeuttaen löytöjä ja mahdollistaen jatkuvan läsnäolon Kuussa, Marsissa ja muualla.

Viitteet

^{1. Domínguez, R., Pérez-Del-Pulgar, C., Paz-Delgado, GJ, Polisano, F., Babel, J., Germa, T., Dragomir, I., Ciarletti, V., Berthet, A.-C., Danter, LC ja Kirchner, F. (2025). Planetaarisen kattoikkunan pinnan ja laavaluolan yhteistoiminnallinen robottitutkimus. Tiede-robotiikka, 10(105), eadj9699. https://doi.org/10.1126/scirobotics.adj9699}