Při nedávné zkoušce NASA prokázala, jak by technologie založená na umělé inteligenci mohla pomoci družicím na oběžné dráze poskytovat cílenější a cennější vědecká data. Technologie by umožnila družicím sledujícím Zemi vůbec poprvé sledovat svou oběžnou dráhu, rychle zpracovávat a analyzovat snímky pomocí palubní umělé inteligence a určovat, kam nasměrovat přístroj. Celý proces trval méně než 90 sekund, bez jakéhokoli zásahu člověka. Takzvané dynamické cílení (Dynamic Targeting) je koncept, který je ve vývoji na Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii víc než deset let. První série letových testů byla provedena v polovině července na komerční družici. Cílem je ukázat potenciál dynamického cílení, aby družice zlepšily své snímky zemského povrchu tím, že se vyhnou focení oblačnosti, ale i tím, že budou autonomně vyhledávat specifické, krátkou dobu existující jevy, jako jsou lesní požáry, výbuchy sopek, či náhlé bouře.

„Základní myšlenka je, aby se družice chovaly více jako lidé. Namísto pouhého prohlížení dat je třeba přemýšlet o tom, co data ukazují a jak na ně reagovat,“ vysvětluje Steve Chien, technický pracovník v oblasti umělé inteligence v JPL a hlavní výzkumník projektu Dynamic Targeting a dodal: „Když lidé vidí obraz hořícího stromu, chápou, že to může naznačovat lesní požár, ne jen soubor červených a oranžových pixelů. Snažíme se dát družicím možnost říct: „Tohle je oheň“ a poté na tento požár zaměřit senzory.“

Tyto první zkoušky dynamického cílení nebyly zaměřené na vyhledávání specifických jevů, jako jsou požáry, to přijde až později. Namísto toho bylo cílem vyhnout se všudypřítomnému jevu – mrakům. Většina vědeckých přístrojů na družicích se dívá dolů, ať už je pod nimi cokoliv. U družic pro pozorování Země s optickými senzory však mohou mraky až ve dvou třetinách případů bránit výhledu na povrch. Aby se tento problém vyřešil, systém Dynamic Targeting sleduje oblast 500 kilometrů před sebou a dokáže rozlišit mezi mraky a jasnou oblohou. Pokud je obloha v daném místě jasná, družice pořídí snímky povrchu při průletu nad ní. Pokud je obloha zatažená, družice zruší plán snímkování, aby ušetřila místo v paměti pro jiný cíl.

„Pokud dokážete být při fotografování chytří, pak fotografujte pouze zem a vynechte mraky. Tímto způsobem nebudete ukládat, zpracovávat a stahovat všechny tyto snímky, které výzkumníci ve skutečnosti nemohou použít,“ vysvětluje Ben Smith z JPL, spolupracovník Úřadu pro technologie v oblasti věd o Zemi NASA, který financuje práci v oblasti dynamického cílení a dodává: „Tato technologie pomůže vědcům získat mnohem větší podíl použitelných dat.“

Zkoušky proběhly na družici CogniSAT-6, což je malá družice vypuštěná v březnu 2024, jejíž rozměry NASA přirovnává k příručnímu kufříku. Družice byla navržena a postavena firmou Open Cosmos, která ji také provozuje. její užitečný náklad byl navržen a vyroben firmou Ubotica a obsahuje komerčně dostupní AI procesor. Během spolupráce s firmou Ubotica v roce 2022 se Chienův tým věnoval testům na palubě ISS, při kterých byly použity podobné algoritmy jako o dynamického cílení na stejném typu procesoru. Výsledky ukázaly, že tato kombinace by mohla fungovat u kosmického dálkového průzkumu.

Jelikož CogniSAT-6 postrádá snímkovací přístroj určený k pohledu před sebe, musí se o 40° – 50° naklonit celá družice, aby kamera schopná sledování ve viditelné i blízké infračervené oblasti viděla požadované místo v dráze letu. Jakmile je snímek z tohoto pohledu vpřed pořízen, zpracují jej pokročilé algoritmy dynamického cílení trénované na identifikaci mraků. Podle toho, jak analýza dopadne, si plánovací software dynamického cílení určí, kam má zamířit senzor, aby získal snímek bez mraků. Mezitím se družice už naklání zpět do své pozice, kdy snímač hledí přímo pod sebe, aby mohl pořídit naplánovaný snímek, na kterém bude pouze zemský povrch. To vše se odehrává během 60 – 90 sekund, přičemž doba závisí na úhlu, pod kterým družice pořídí první snímek, protože družice sviští po nízké oběžné dráze Země rychlostí cca 7,5 km/s.

Když je nyní schopnost vyhýbat se oblakům prověřena, dalším testem bude vyhledávání bouří a dalších extrémních projevů počasí. Tady se naopak budou (některé) mraky vyhledávat, namísto toho, aby se jim družice vyhýbala. Další test má prověřit schopnost pátrat po tepelných anomáliích, jako jsou lesní požáry, či výbuchy sopek. Tým z JPL vyvinul pro každou aplikaci unikátní algoritmy. „Tato fáze prvního nasazení dynamického cílení je obrovsky důležitý skok,“ přiznává Chien a dodává: „Konečným cílem je provozní využití při vědecké misi, což z něj bude dělat velmi agilní přístroj umožňující provádět nové měření.“

Experti mají celou řadu vizí, kam by se mohla tato technologie ubírat, možná dokonce i k sondám studujícím Sluneční soustavu! Ve skutečnosti se Chien a jeho kolegové z JPL při práci na projektu Dynamic Targeting inspirovali jiným projektem, na kterém také pracovali: pomocí dat z sondy Rosetta od Evropské kosmické agentury demonstrovali proveditelnost autonomního detekování a snímkování výtrysků vypuštěných kometou 67P/Čurjumov-Gerasimenko. Na Zemi by nasazení dynamického cílení u radarových družic mohlo umožnit vědcům studovat nebezpečné projevy zimního počasí, takzvané hluboké konvektivní ledové bouře, které jsou příliš vzácné a trvají příliš krátce na to, aby se daly studovat existujícími technologiemi. Speciální algoritmy by mohly detekovat formování těchto bouří s pomocí družic hledících vpřed v dráze letu. Poté by se výkonný radar mohl otočit tak, aby měl výhled na ledové mraky, když nad nimi družice přelétne, aby bylo možné během šesti až osmi minut nasbírat velké množství údajů. Některé nápady počítají s nasazením dynamického cílení na vícečlenné roje družic. Výsledky analýzy snímků z družice v čele roje by byly rychle předány družicím za ní, které by mohly dostat za úkol cíleně sledovat specifické jevy. Data by pak mohla být distribuována do sítí desítek družic na oběžné dráze. Chien povede zkoušky tohoto konceptu, který nese název Federated Autonomous MEasurement, které začnou koncem letošního roku.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/1-dt-mount-raung-volcano.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/e1-dt-fig.png
https://news.satnews.com/wp-content/uploads/2024/06/Ubotica-CogniSat-6-on-orbit.jpg