¿Estamos haciendo naves espaciales demasiado autónomas?


¿Es eso importante? El software nunca ha jugado un papel más crítico en los viajes espaciales. Lo ha hecho más seguro y más eficiente para que una nave espacial pueda adaptarse automáticamente a las condiciones cambiantes. Según Darrel Raines, un ingeniero de la NASA que dirige el desarrollo de software para la cápsula espacial de Orión, la autonomía es particularmente importante en áreas con "respuesta crítica", como el lanzamiento de un cohete después del despegue cuando un problema puede requerir que se inicie una secuencia de ruptura Solo es cuestión de segundos. O en casos donde la tripulación podría estar fuera de acción por cualquier motivo.

Y una mayor autonomía es prácticamente esencial para que algunas formas de viajes espaciales funcionen. Ad Astra es una compañía con sede en Houston que tiene como objetivo hacer que funcione la tecnología de propulsión de cohetes de plasma. El motor de prueba utiliza plasma del gas argón, que se calienta con ondas electromagnéticas. Un proceso de "sintonización" monitoreado por el software del sistema determina automáticamente las frecuencias óptimas para este calentador. El motor alcanza la potencia máxima en unos pocos milisegundos. "No hay forma de que una persona responda a algo como esto a tiempo", dice el CEO Franklin Chang Díaz, un ex astronauta que voló en varias misiones del transbordador espacial de 1986 a 2002. Los algoritmos en el sistema de control se utilizan para detectar condiciones cambiantes en el misil a medida que avanza a través de la secuencia de lanzamiento, y actúa en consecuencia. "Sin software, no podríamos hacer todo esto bien", dice.

Sin embargo, el uso excesivo de software y sistemas autónomos en viajes espaciales abre nuevas posibilidades de problemas. Esto es particularmente preocupante para muchos de los nuevos competidores de la industria espacial que no están necesariamente acostumbrados al tipo de pruebas agresivas y extensas requeridas para solucionar problemas de software y todavía están tratando de lograr un buen equilibrio entre la automatización y el manual. Encuentra el control. [19659004] Transbordador espacial Atlantis "class =" wp-block-jetpack-slideshow_image wp-image-1004779 "data-id =" 1004779 "src =" https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2020 /07/KSC-2011-8369orig_web.jpg?w=3000"/>

  •   Video a bordo de la misión Dragon 2
  • Hoy, algunos errores en más de un millón de líneas de código pueden marcar la diferencia entre el éxito de la misión y el fracaso de la misión. Lo vimos a fines del año pasado cuando la cápsula Starliner de Boeing (el otro vehículo en el que La NASA está calculando enviar astronautas estadounidenses al espacio) no pudo llegar a la ISS debido a un error en el temporizador interno, y un piloto humano podría haber anulado la falla que causó que los motores de Starliner se quemaran prematuramente. El anuncio de la NASA El ministro Jim Bridenstine comentó poco después de que surgieron los problemas de Starliner: "Si tuviéramos un astronauta a bordo, podríamos estar en la Estación Espacial Internacional".

    Más tarde, sin embargo, se supo que tenía muchos otros errores en el software no fue reconocido antes del lanzamiento, incluido un error que podría haber destruido la nave espacial. Y eso era algo que los miembros de la tripulación humana podían anular fácilmente.

    Boeing no es ajeno a la construcción y prueba de tecnologías espaciales. Por lo tanto, fue una sorpresa que la compañía no reconociera estos problemas antes del vuelo de prueba de Starliner. "Los errores de software, especialmente en el código complejo de naves espaciales, no son inesperados", dijo la NASA cuando se lanzó el segundo error. "Sin embargo, ha habido numerosos casos en los que los procesos de calidad del software de Boeing deberían haber revelado o podrían haber revelado los defectos". Boeing declinó hacer comentarios.

    Según Luke Schreier, vicepresidente y gerente general de aeroespacial en NI (anteriormente National Instruments), los problemas con el software son inevitables, ya sea en vehículos autónomos o en vehículos espaciales. "Es solo la vida", dice. La única solución real es realizar una prueba agresiva por adelantado para encontrar y solucionar estos problemas: "Es necesario tener un programa de prueba de software realmente riguroso para encontrar los errores que inevitablemente estarán allí".

    Ingrese AI

    Space on Sin embargo, es un entorno único que necesita ser probado. Las condiciones a las que se expondrá una nave espacial no son fáciles de emular en el suelo. Si bien se puede sacar un vehículo autónomo del simulador y colocarlo en condiciones reales más livianas para refinar gradualmente el software, no puede hacer lo mismo para un vehículo de lanzamiento. El lanzamiento, el viaje espacial y el regreso a la Tierra son acciones que tienen lugar o no, no existe una versión "fácil".

    Según Schreier, esta es la razón por la cual la IA desempeña un papel tan importante en el espacio hoy en día: puede desarrollar un sistema autónomo que pueda anticipar estas condiciones en lugar de requerir que las condiciones se aprendan durante una simulación en particular. "Es posible que no pueda simular todas las piedras angulares del nuevo hardware que está diseñando usted mismo", dice.

    Para algunos grupos, probar el software no se trata solo de encontrar y corregir errores en el código. También es una forma de entrenar software controlado por IA. Tomemos, por ejemplo, Virgin Orbit, que recientemente intentó lanzar su vehículo LauncherOne por primera vez. En colaboración con NI, la compañía desarrolló un banco de pruebas que fusionó todos los sensores y aviónica del vehículo con el software para realizar una misión en órbita (hasta la longitud exacta del cableado utilizado en el vehículo). Cuando LauncherOne estaba listo para volar, creía que, gracias a las pruebas, había estado en el espacio miles de veces y había enfrentado muchos escenarios diferentes.

    Naturalmente, el primer vuelo de prueba del LauncherOne falló por razones que aún no se han anunciado. Si esto se debe a limitaciones de software, el intento es otra señal de que una IA solo puede entrenarse en condiciones reales de forma limitada.

    Raines agrega que, al contrario del enfoque de prueba más lento de la NASA, las compañías privadas pueden moverse mucho más rápido. Para algunos, como SpaceX, esto funciona bien. Para otros, como Boeing, esto puede conducir a contratiempos sorprendentes.

    Finalmente, "Lo peor que puedes hacer es hacer algo completamente manual o totalmente autónomo", dice Nathan Uitenbroek, otro ingeniero de la NASA que trabaja en el desarrollo del software Orion. Las personas deben poder intervenir si el software es defectuoso o si la memoria de la computadora se destruye por un evento inesperado (como una explosión de rayos cósmicos). También confían en el software para informarles cuando surgen otros problemas.

    La NASA está acostumbrada a encontrar este equilibrio, y la redundancia está integrada en sus vehículos tripulados. El transbordador espacial ejecutó el mismo software en varias computadoras, y si una tenía un problema, las otras podían hacerse cargo. Una computadora separada estaba ejecutando un software completamente diferente para que pudiera hacerse cargo de toda la nave espacial si un error sistémico afectara a los demás. Según Raines y Uitenbroek, Orion usa la misma redundancia. Esto incluye una capa de funciones automáticas que el software omite por completo para funciones críticas, como disparar paracaídas.

    Hay casos en Crew Dragon en los que los astronautas pueden iniciar secuencias de terminación manualmente y sobrescribir el software basado en nuevas entradas. Debido al diseño de estos vehículos, ahora es más difícil para las personas tomar el control completo. La consola con pantalla táctil todavía está vinculada al software de la nave espacial, y no puede simplemente pasarla por completo si desea hacerse cargo de la nave espacial, incluso en una emergencia.

    No hay consenso sobre cuánto más se reducirá o debería reducir el papel humano en el espacio. Uitenbroek considera poco práctico desarrollar un software que tenga en cuenta todas las contingencias posibles, especialmente si tiene que cumplir con los plazos.

    Chang Díaz no está de acuerdo, diciendo que el mundo "cambia a un punto en el que las personas son finalmente eliminadas de la ecuación".

    El enfoque que prevalecerá puede depender del éxito de las diversas partes que envían personas al espacio. La NASA no tiene la intención de sacar a las personas de la ecuación, pero si a las compañías comerciales les resulta más fácil minimizar el papel de piloto humano y dejar que la IA asuma la responsabilidad, las pantallas táctiles y el vuelo sin avión a la ISS son solo ven a probar qué hacer.

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