Tekoäly ja automaatio avaruusteknologioissa

Abstract

Avaruusjärjestelmien monimutkaistuminen ja kasvavat etäisyydet Maasta lisäävät automaation ja autonomisen päätöksenteon merkitystä. Tekoälyä ja automaatiota hyödynnetään avaruusoperaatioissa erityisesti tilanteissa, joissa suurten datamäärien käsittely ja viestintäviiveet rajoittavat ihmisen mahdollisuuksia osallistua reaaliaikaiseen ohjaukseen. Tällaisissa tilanteissa järjestelmien on kyettävä analysoimaan omaa toimintaansa ja reagoimaan poikkeamiin autonomisesti ilman jatkuvaa maa-aseman ohjausta.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, miten tekoälyä ja automaatiota hyödynnetään avaruusoperaatioissa erityisesti autonomisessa vianhavaitsemisessa ja telemetriadatan analyysissa, sekä millaisia tietoturvaan ja eettisyyteen liittyviä vaatimuksia tällaisiin ratkaisuihin liittyy. Lisäksi tavoitteena oli toteuttaa käytännönläheinen kokeellinen kehitysosuus, jossa näitä periaatteita havainnollistettiin simuloituun satelliittitelemetriaan perustuvan prototyyppitason autonomisen vianhavaitsemismallin avulla.

Tutkimus toteutettiin yhdistämällä teoreettinen taustoitus ja kokeellinen kehitysosuus. Teoriaosuudessa tarkasteltiin tieteellisiä julkaisuja sekä avaruusjärjestöjen, kuten NASA:n ja ESA:n, raportteja ja virallisia julkaisuja. Kehittämisosuudessa toteutettiin prototyyppitason autonominen vianhavaitsemismalli, joka hyödynsi simuloitua satelliittitelemetriaa. Toteutuksessa analysoitiin esimerkiksi akun jännitettä, lämpötilaa ja virrankulutusta tilastollisten ja sääntöpohjaisten menetelmien avulla, ja tulokset esitettiin kuvaajien ja taulukoiden muodossa.

Tulokset osoittivat, että kevyet ja selitettävät analyysimenetelmät pystyivät tunnistamaan simuloidut vikatilanteet luotettavasti. Monimuuttujainen tarkastelu paransi vianhavaitsemisen luotettavuutta verrattuna yksittäisiin signaaleihin perustuviin menetelmiin, ja yksinkertainen safe mode -logiikka havainnollisti järjestelmän mahdollista reagointia jatkuviin poikkeamiin autonomisesti.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että työssä toteutettu simuloituun satelliittitelemetriaan perustuva prototyyppi osoittaa autonomisen vianhavaitsemisen olevan mahdollista selitettävillä ja kevyillä menetelmillä. Toteutettu malli tarjoaa yksinkertaisen mutta toimivan lähestymistavan telemetriassa esiintyvien vikojen havaitsemiseen ja muodostaa perustan, jota voidaan jatkossa kehittää osaksi laajempia autonomisia järjestelmiä.