NASA: KI konstruiert leichte Bauteile für Raumfahrtmissionen
Die NASA will schneller Komponenten entwickeln und setzt dafür auf Künstliche Intelligenz. Deren Konstruktionen fallen leichter und haltbarer aus.
Die von einer KI entworfenen Bauteile sehen auf dem ersten Blick fremdartig aus. Sie sind jedoch leichter und haltbarer als die menschlicher Konstrukteure.
(Bild: Henry Dennis / NASA)
Die US-Weltraumbehörde NASA setzt eine Künstliche Intelligenz (KI) ein, um Hardware-Teile für Raumfahrtmissionen zu entwerfen, die bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit aufweisen. Dies geht aus einer Mitteilung der NASA vom 9. Februar hervor. Demnach könne durch den Einsatz der KI zusätzlich die Entwicklungszeit deutlich verkürzt werden.
Am Anfang der Entwicklung der "Evolved Structures" steht jedoch weiterhin der Mensch, wie Ryan McClelland, Forschungsingenieur am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt im US-Staat Maryland erläutert. Ein CAD-Spezialist definiert zunächst nach den Missionsanforderungen Flächen, an denen die Teile mit dem Raumfahrzeug oder den anderen Komponenten verbunden werden sollen. Zudem maskieren die Konstrukteure die Bereiche, die frei gehalten werden müssen, etwa um optische Sensoren nicht zu blockieren oder den Zugang bei Reparaturen nicht zu erschweren.
Leichtere Komponenten in kürzerer Zeit
Mit diesen Vorgaben ausgestattet, legen die KI-Algorithmen mit ihrer Arbeit los. Das geschieht deutlich schneller, als es ein Entwicklungsingenieur könnte. Zwischen einer und zwei Stunden dauert es, bis die KI einen ersten strukturellen Entwurf fertiggestellt hat. Die Teile "sehen etwas fremdartig und seltsam aus", sagt McClelland. Aber die Konstruktion ergäbe Sinn, wenn man ihre eigentliche Funktion betrachte.
Über die Entwürfe muss jedoch ein Spezialist noch mal ein waches Auge werfen. Mitunter fallen die Konstruktionen der KI zu optimistisch, also zu dünn, aus. Dann müsse nachgebessert werden. Die Bauteile, die in der Regel etwa zwei Drittel leichter sind als herkömmlich konstruierte, können von kommerziellen Anbietern gefräst werden. "Man kann den Entwurf, die Analyse und die Herstellung eines Prototyps durchführen und ihn innerhalb von nur einer Woche in Händen halten", sagte McClelland. "Verglichen mit unserer gewohnten Arbeitsweise kann das radikal schnell gehen".
Haltbarere Teile
Bevor die Bauteile eingesetzt werden können, werden die Prototypen auf Herz und Nieren geprüft, so wie es auch bei den von Menschen konstruierten Teilen geschieht. Bei Belastungstests stellte sich heraus, dass die von der KI entworfenen Bauteile deutlich haltbarer sind. Die Stressfaktoren dieser Komponenten seien zehnmal geringer ausgefallen als bei den Teilen, die von einem erfahrenen Konstrukteur entworfen worden sind.
Einige der von der KI konstruierten Komponenten wurden bereits in laufende Entwürfe und Konstruktionsstadien von NASA-Projekten übernommen. Als Beispiele nennt die NASA Projekte zu astrophysikalischen Ballonobservatorien, Erdatmosphären-Scanner, Planeteninstrumente, Geräte zur Weltraumwetterbeobachtung und Weltraumteleskope. Auch fänden Teile Berücksichtigung bei der Mars-Sample-Return-Mission.
Konkret werden die KI-konstruierten Komponenten etwa beim Exoplanet Climate Infrared Telescope (EXCITE) berücksichtigt. Das von einem Ballon getragene Teleskop, das heiße Exoplaneten des Typs Jupiter untersuchen soll, befindet sich bereits im Bau und einer ersten Erprobungsphase.
(olb)