Американская история освоения Марса началась 5 ноября 1964 года с запуска космического корабля Mariner 3 и его предполагаемого облета вокруг Красной планеты. Но попытка оказалась неудачной. Сделать это удалось немного позже – 28 ноября того же года. Тогда впервые в истории Mariner 4 сделал круг вокруг планеты и предоставил ученым изображения марсианской поверхности крупным планом, а также установил приповерхностное давление и температуру на Марсе.
На шаг ближе к колонизации: как искусственный интеллект помогает NASA изучать Марс
«И на Марсе будут яблони цвести», – звучит в советской песне, написанной в 1963 году. Именно к этой планете ученые и просто мечтатели уже много лет испытывают особый интерес, видя в ней потенциал для колонизации. И в начале 60-х прошлого века NASA предприняло первые неудачные попытки облететь вокруг Красной планеты. Прошедшие с тех пор десятилетия радикально изменили земные технологии и теперь в космических экспедициях участвуют марсоходы и орбитальные космические аппараты, управляемые искусственным интеллектом.
Freepik
О том, как ИИ помогает исследовать Марс, и приведет ли он нас к прорыву в изучении этой планеты редакции Techinsider.ru рассказал Иван Серов, эксперт в области машинного обучения и искусственного интеллекта.
Марсианские миссии NASA
С тех пор количество марсианских миссий, как и сопутствующей этому техники и сделанных открытий, кратно увеличилось:
- С апреля 2001 года орбитальный аппарат Mars Odyssey совершил более 100 тысяч витков вокруг планеты. Он составил полную карту химических элементов, из которых состоит поверхность Марса, изучил туман и иней, и уже на протяжении 24 лет ведет картографические исследования.
- С 2005 года аппарат Mars Reconnaissance Orbiter исследует поверхность и высохшие русла марсианских рек в поисках воды.
- Изучением условий для жизни микроорганизмов на Красной планете с 2011 года занимается марсоход Mars Science Laboratory, Curiosity. Он даже нашел доказательства того, что в прошлом на планете были подходящие условия для микроскопических форм жизни, и сейчас продолжает исследование горных пород.
- С 2013 года изучением верхних слоев атмосферы занимается миссия Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN).
- В феврале 2021 года к исследованию Красной планеты приступил марсоход Mars 2020 Perseverance. Он собирает пробы пород и почвы для их дальнейшей отправки на Землю. Вместе с марсоходом на планету также был доставлен беспилотный роботизированный вертолет Ingenuity для поддержки миссии с воздуха.
И сейчас в освоении Марса не последнюю роль играет искусственный интеллект. Но что именно он делает?
Роль ИИ в управлении марсоходами и вертолетом
Первый блок задач искусственного интеллекта в изучении Марса связан с управлением техникой. Он руководит автономной навигацией марсоходов Curiosity и Perseverance. Аппараты самостоятельно ездят по планете, собирают данные, исследуют породы. ИИ решает, куда им ехать, какие образцы собирать, ставит цели для дальнейшего лабораторного анализа проб, собранных марсоходами. Perseverance даже оснащен системой, которая с помощью искусственного интеллекта в реальном времени определяет химический состав пород без участия земных ученых.
Также ИИ контролирует работу всех систем марсоходов, прогнозирует вероятность поломок оборудования, указывает на проблемы в работе. А в вертолете Ingenuity он отвечает за компьютерное зрение и навигационные алгоритмы, выбирает точные участки планеты, которые нужно исследовать, стабилизирует полет с учетом местных условий.
Использование ИИ для анализа данных
Аналитика – второй большой блок задач искусственного интеллекта в исследовании Марса. NASA использует его для выбора и детального изучения наиболее интересных, с научной точки зрения, русел древних рек, массивов льда и скальных формирований на Марсе. ИИ обрабатывает тысячи фотографий, сделанных орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter и указывает исследователям на какие именно стоит обратить пристальное внимание и подробно изучить.
В 2028 году планируется выгрузка марсохода Rosalind Franklin с камерами и буром для получения образцов пород с глубины до 2 метров. Этот марсоход будет оснащен анализатором молекул MOMA, для которого ESA (Европейское космическое агентство) совместно с NASA разработала алгоритм машинного обучения. По словам эксперта NASA в области масс-спектрометрии в лаборатории планетарной среды Сяна Шон Ли, этот алгоритм машинного обучения поможет быстро фильтровать данные и указывать, какие именно из них будут наиболее интересными и важными для изучения.
Исследование сейсмической активности с помощью ИИ
В 2018 году United Launch Alliance (космическая компания, услугами которой пользуется NASA) удачно запустила на Марс аппарат InSight для изучения строения планеты, тектонической активности и геологических процессов. Зонд был оснащен сейсмометром, роботизированным манипулятором и электромеханическим буром для бурения скважин глубиной до 5 метров. Сам бур был снабжен лентой с датчиками температуры через каждые 10 см для исследования температуры и химического состава марсианского грунта. Управлялся InSight, который ищет кратеры, исследует звуки от землетрясений и ударов метеоритов о поверхность Марса, искусственным интеллектом. В конце 2022 года связь с зондом была потеряна. Однако за годы его работы, благодаря анализу звуков с помощью ИИ, ученые получили ценные данные о структуре марсианской коры, геологической активности планеты и, возможно, даже были открыты очаги действующих вулканов.
ИИ найдет, куда нам приземлиться
Конечно, ученые проверяют гипотезу о возможности жизни на Красной планете. Поискам признаков прошлой или настоящей жизни на Марсе посвящена перспективная миссия – Mars Sample Return. О ней NASA объявило 15 апреля 2024 года. Ее цель состоит в доставке образцов грунта и пород с Марса на Землю к 2031 году. В программе много инновационных технологий, которые не обойдутся без искусственного интеллекта. Одна из них – производство кислорода с помощью роботизированного химика, управляемого ИИ. Он предсказывает сочетание доступных марсианских руд, необходимых для синтеза кислорода.
Еще сейчас ведется работа над алгоритмами искусственного интеллекта, которые будут анализировать огромные массивы информации от марсоходов и орбитальных аппаратов, чтобы выбрать лучшие места для высадки человечества на Марс путем исследования стабильности почвы, уровня радиации, наличия ресурсов для выживания.
Также ИИ может создать цифровой двойник Красной планеты для детального изучения и адаптации будущих колонистов к жизни на ней.
Вскоре ИИ сделает марсоходы и орбитальные аппараты полностью автономными, причем работать они будут не изолированно друг от друга, как сейчас, а в команде. Им будет обозначаться миссия, которую они должны выполнить, а все остальное возьмет на себя искусственный интеллект.
Марс представляет огромный интерес для человечества и является приоритетной планетой для возможной колонизации. Однако для его еще более углубленного изучения человечеству, скорее, не хватает достижений в технике, нежели возможностей искусственного интеллекта. Потому что сегодняшнего уровня развития ИИ уже достаточно для того, чтобы обрабатывать огромные массивы информации и совершать научные открытия.