Illustration de ClearSpace-1, une mission d’élimination active des débris. Crédit : ClearSpace SA
Moins d’un an après l’engagement d’un million de livres sterling de l’agence spatiale britannique pour lutter contre les débris spatiaux, Fujitsu UK a réussi à combiner l’informatique quantique et l’intelligence artificielle pour soutenir la transformation de l’élimination des débris spatiaux.
Le prototype de Fujitsu – créé en collaboration avec le Université de Glasgow, Amazon Web Services et Astroscale UK – amélioreront la planification des missions afin qu’un seul engin spatial puisse sélectionner efficacement les débris spatiaux à retirer en une mission, et à un rythme beaucoup plus rapide qu’il n’est actuellement possible.
L’élimination des débris spatiaux est la clé de la durabilité dans l’espace, en réduisant, voire en empêchant, le risque de collision d’engins spatiaux obsolètes avec des satellites nouveaux et existants.
De plus, soutenir les missions d’élimination des débris avec la technologie de Fujitsu aidera à réduire le risque de collisions catastrophiques en orbite qui pourraient créer des milliers d’autres morceaux de nouveaux débris, qui constituent tous une menace très réelle pour les satellites en orbite.
En décidant soigneusement quels débris sont collectés et à quel moment, l’offre d’inspiration quantique, alimentée par Digital Annealer, optimise le plan de mission pour déterminer le carburant minimum et le temps minimum requis pour ramener en toute sécurité des engins spatiaux ou des satellites inopérants sur l’orbite d’élimination. Trouver l’itinéraire optimal pour collecter les débris spatiaux permettra d’économiser du temps et de l’argent pendant la phase de planification de la mission et, par conséquent, améliorera la viabilité commerciale.
Les objets de débris montrés dans les images sont une impression d’artiste basée sur des données de densité réelles. Cependant, les objets de débris sont affichés à une taille exagérée pour les rendre visibles à l’échelle indiquée. Crédit : ESA
Avec 2 350 satellites non fonctionnels actuellement en orbite et plus de 28 000 débris suivis par les réseaux de surveillance spatiale, cette technologie aidera le Royaume-Uni à accroître sa part de marché dans le secteur spatial. Il soutiendra également davantage l’engagement du gouvernement britannique en faveur d’un avenir plus durable dans l’ensemble.
Le Dr Matteo Ceriotti, maître de conférences en ingénierie des systèmes spatiaux, et la doctorante Giulia Viavattene, ont dirigé le projet pour l’Université de Glasgow, a déclaré : « L’Université de Glasgow a été impliquée dans ce projet dès le début – en développant la trajectoire modèles nécessaires pour éliminer efficacement les débris spatiaux, ainsi que pour estimer le coût des transferts.
« L’Université a une longue histoire d’expertise dans la conception et l’optimisation de trajectoires spatiales. Nous tenions donc à être à l’avant-garde de toutes les initiatives menées par le gouvernement pour améliorer la réputation du Royaume-Uni dans le secteur spatial. Avec l’aide de Fujitsu, AWS et Astroscale UK, nous avons aidé à surmonter les défis de l’élimination des débris spatiaux pour rendre les projets futurs beaucoup plus simples.
Ellen Devereux, consultante Digital Annealer chez Fujitsu Royaume-Uni et Irlande, a déclaré : « Tous les débris spatiaux présentent un risque potentiel de collision pour les systèmes opérationnels que beaucoup d’entre nous tiennent pour acquis, des prévisions météorologiques aux télécommunications.
« Avec le soutien de l’Agence spatiale britannique, d’Astroscale UK, d’AWS et de l’Université de Glasgow, nous avons conçu une solution pour optimiser la planification de la mission d’un vaisseau d’entretien avant son envoi dans l’espace, ce qui signifie que des organisations comme Astroscale UK peuvent choisir plus de débris, plus rapidement que jamais.
« Cela rend non seulement le processus beaucoup plus rentable pour les organisations qui ont besoin de transférer et d’éliminer des débris, mais utilise également l’IA et l’informatique quantique.
« Ce que nous avons appris au cours des six derniers mois, c’est que cette technologie a d’énormes implications pour l’optimisation dans l’espace ; non seulement lorsqu’il s’agit de nettoyer les débris, mais aussi pour l’entretien en orbite et plus encore. Maintenant que nous comprenons mieux son potentiel, nous avons hâte de voir la technologie appliquée lors d’une future mission.
Jacob Geer, responsable de la surveillance et du suivi de l’espace à l’Agence spatiale britannique, a déclaré : « La surveillance des objets spatiaux dangereux est vitale pour la protection des services sur lesquels nous comptons tous, des appareils de communication à la navigation par satellite. Ce projet est l’un des premiers exemples d’informatique d’inspiration quantique travaillant avec l’intelligence artificielle pour résoudre les problèmes causés par les débris spatiaux, mais il est peu probable que ce soit le dernier.
« Le Royaume-Uni s’est engagé à assurer la durabilité de l’espace, et Fujitsu, en collaboration avec Astroscale UK, l’Université de Glasgow et AWS, a démontré l’importance réelle de garder l’espace dégagé, garantissant son accessibilité pour les générations futures. »
Stephen Wokes, directeur de l’ingénierie chez Astroscale UK, a déclaré : « Trouver manuellement le plan de mission optimal prend du temps et est complexe. Astroscale UK dirige une nouvelle étape pionnière pour le programme End-of-Life Services by Astroscale (ELSA) visant à éliminer non pas un seul débris, mais plusieurs débris avec un seul satellite de service, connu sous le nom d’ELSA-M, qui présente un moyen nettement plus économique d’éliminer les débris de l’orbite. En nous associant à Fujitsu, AWS et l’Université de Glasgow, nous espérons optimiser encore davantage cette tâche pour les missions futures. »
La recherche a été menée dans le cadre de la subvention de l’Agence spatiale britannique « Avancement de la recherche sur la surveillance et le suivi de l’espace ». algorithmes de conception de trajectoire, développés par l’Université de Glasgow, aux côtés de Digital Annealer et Quantum Inspired Optimization Services de Fujitsu pour résoudre certains des principaux problèmes d’optimisation associés à la conception de planification de mission ADR (Active Debris Removal).
Amazon Web Services a fourni les outils et services Cloud, AI et ML pour soutenir le projet. L’ensemble d’outils Amazon Sagemaker a été utilisé pour développer rapidement les ANN qui prédisent avec précision les coûts des transferts orbitaux en une fraction du temps qu’il faudrait pour les calculer intégralement. Astroscale UK, la première entreprise commerciale au monde à lancer une mission de démonstration pour éliminer les débris de l’orbite terrestre inférieure, fournit le cas d’utilisation finale en tant qu’utilisateur représentatif de l’optimisation de mission multi-cibles.
Fujitsu, qui a dirigé le projet, est l’une des sept entreprises britanniques à avoir reçu une part de plus d’un million de livres sterling de l’Agence spatiale britannique pour aider à suivre les débris dans l’espace. L’agence spatiale britannique et le ministère de la Défense ont annoncé la prochaine étape de leur initiative conjointe visant à sensibiliser le Royaume-Uni aux événements dans l’espace.
