Gegevensverwerking in de ruimte en de mogelijkheid om meerdere applicaties 'aan te sluiten' - als onderdeel van de IGNIS-missie

Gegevensverwerking die al in de ruimte is gerealiseerd en de mogelijkheid om veel applicaties te 'verbinden': dit zijn de belangrijkste uitgangspunten van het 'LeopardISS'-experiment. Het brein van de gehele structuur is een compacte gegevensverwerkingseenheid van ongeveer 10x10x10 cm, die al in het ISS is aangekomen en wacht op de bemanning van de Poolse missie.

"LeopardISS" is een van de 13 experimenten binnen de Poolse technologische en wetenschappelijke missie IGNIS naar het Internationale Ruimtestation (ISS). Hoewel de lancering van de Ax-4-bemanning – met de Poolse ontwerp-astronaut van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) Dr. Sławosz Uznański-Wiśniewski – op 29 mei zal plaatsvinden, werd het apparaat in dit geval op een eerdere vlucht meegestuurd. De eenheid is al aangekomen bij het ISS, waar het wacht op de Ax-4 bemanning om met het experiment te beginnen.

Het apparaat zelf ziet er onopvallend uit: het is een kleine kubus met zijden van ongeveer 10 cm, in een aluminium behuizing. Het hoofdonderdeel is de Leopard-gegevensverwerkingseenheid. "Het is een klein stipje, maar het heeft veel geheugen en kan de meest geavanceerde algoritmes voor kunstmatige intelligentie uitvoeren", benadrukt Dawid Lazaj van KP Labs in Gliwice.

"Kunstmatige intelligentie-algoritmen zijn hierbij essentieel, omdat ze autonome gegevensverwerking in de ruimte mogelijk maken", voegde hij toe in een interview met PAP.

Hij legde uit dat tijdens communicatiesessies (dat wil zeggen wanneer de satelliet zich tijdens zijn baan om de aarde binnen het bereik van zenders op een bepaalde plaats op aarde bevindt) de computer instructies kan krijgen om gegevens of gegevenssets te verwerken die in het geheugen zijn opgeslagen. "Wanneer we de satelliet dan uit het oog verliezen, verwerkt de computer de gegevens en krijgen we het resultaat tijdens de volgende communicatiesessie. We hebben ongeveer twaalf van dergelijke sessies per dag, en de pauze ertussen duurt ongeveer anderhalf uur", legde hij uit.

Deze aanpak om een ​​aanzienlijk deel van de gegevensverwerking over te brengen naar de ruimte en naar een zekere mate van computerautonomie, is cruciaal in het perspectief van de ontwikkeling van ruimtetechnologieën, vervolgde Dawid Lazaj.

"Dit komt doordat er steeds meer data in de ruimte wordt geproduceerd en camera's en sensoren steeds beter worden, waardoor beelden steeds zwaarder worden. Dit vormt een enorme uitdaging om ze naar de aarde te sturen. De bandbreedte van de verbinding neemt natuurlijk toe, maar onevenredig in vergelijking met de hoeveelheid data die in de ruimte wordt geproduceerd. Vandaar deze trend," zei hij.

Het is ook economisch omdat de computer, zolang de satelliet in een baan om de aarde draait en buiten bereik is, niet kan worden opgedragen iets te doen. Hij is dus getraind door machine learning-algoritmes en kan deze tijd "gebruiken", bijvoorbeeld: door de kwaliteit van de foto's te analyseren (bijvoorbeeld door foto's te verwijderen waarvan de wolken het zicht op het aardoppervlak belemmeren) of door hun formaat te verkleinen.

De gegevensverwerkingseenheid die tijdens het experiment tijdens de IGNIS-missie werd gebruikt, is geen nieuwe ontwikkeling: de Poolse Intuition-1-satelliet bevindt zich al sinds november 2023 in een baan om de aarde, samen met Leopard, die nog steeds operationeel is en gegevens verzendt. "Het is hetzelfde onderdeel, dezelfde eenheid voor dataverwerking. We wilden er niet te veel aan sleutelen om te laten zien dat het modulair en uitbreidbaar is", aldus Dawid Lazaj.

Een kleine maar belangrijke verandering is dat er bij LeopardISS geen permanente software "geïnstalleerd" wordt, maar dat u op afstand extra applicaties "aansluit".

De eerste dergelijke geteste toepassing zal het project van de Technische Universiteit van Poznań zijn voor het in kaart brengen van 3D-beelden voor planetaire rovermissies.

Als de tests succesvol zijn, zou de LeopardISS-computer in de toekomst permanent op het Internationale Ruimtestation kunnen worden geplaatst. Verschillende instanties kunnen dan tijdelijk hun eigen applicatie naar de computer 'uploaden' om onderzoeksgegevens te verzamelen of observaties uit te voeren, zonder dat ze zelf over 'harde' hardware hoeven te beschikken.

Zoals Dawid Lazaj meldde, moet de computer 180 dagen operationeel kunnen werken – "dus zelfs als er wat downtime is, tellen de dagen dat de computer operationeel is."

"LeopardISS" bevindt zich al in het Internationale Ruimtestation, waar het wacht op de bemanning van de IGNIS-missie. Zoals Dawid Lazaj uitlegde, is het de taak van de astronauten om de kubus aan te sluiten op de apparatuur van het Belgische bedrijf ICE Cubes Service. Daarna kunt u de applicatie uitvoeren.

Zoals hij zei, als het gaat om de technologie voor het verwerken van gegevens in de ruimte, zijn de oplossingen van KP Labs niet de enige. "Maar wat ons onderscheidt, is deze zeer compacte eenheid", benadrukte hij. Hij herinnerde er ook aan dat het Poolse ruimtevaartbedrijf KP Labs al ervaring heeft en onder andere samenwerkt met de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA).

De bemanning van de Ax-4 missie, die eind mei naar het ISS zal vliegen, bestaat uit: Peggy Whitson (VS) – commandant; Sławosz Uznański-Wiśniewski (Polen/ESA) – specialist; Shubhanshu Shukla (India) – piloot en Tibor Kapu (Hongarije) – specialist. De astronauten zullen 14 dagen op het ruimtestation verblijven.

Dit is de volgende commerciële bemande expeditie die Axiom Space uitvoert. De Poolse deelname aan de missie is het resultaat van een overeenkomst die het Ministerie van Ontwikkeling en Technologie en ESA hebben ondertekend voor de voorbereiding en uitvoering van de Poolse wetenschappelijke en technologische missie IGNIS naar het ISS. Ook het Poolse Ruimtevaartagentschap (POLSA) is als uitvoerend agentschap van het Ministerie van Technologie en Technologie betrokken bij de voorbereidingen.

Dr. Sławosz Uznański-Wiśniewski wordt de tweede Pool in de ruimte.

Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)

acp/ bar/ mhr/