Satelīti traucē astronomiskajiem datiem - vai AI var sniegt risinājumu?

Satelīti traucē astronomiskajiem datiem - vai AI var sniegt risinājumu?

Astronomi ir izstrādājuši mašīnmācīšanās algoritmu, kas ar augstu precizitāti var noteikt satelīta celiņus nakts debesu attēlos. Šis modelis atvieglo datu interpretāciju un varētu ļaut noņemt bārkstis, kas arvien vairāk rada astronomijas problēmas.

Tehnoloģija būs problēma “Fotobombs” no interneta sakaru satelītiem Nevar atrisināt, bet varētu palīdzēt samazināt to ietekmi uz dažiem teleskopa attēliem. Pētnieki pagājušajā mēnesī atsaucās uz darbu Starptautiskās astronomiskās savienības (IAU) vispārējā sanāksmē Keiptaunā.

“Mašīnmācīšanās un mākslīgais intelekts var palīdzēt, jo, ja jums ir pietiekami daudz datu, varat klasificēt, labi, tas ir tas, kā izskatās satelīts,” saka Siegfried Eggl, Ilinoisas Urbana-Champaign universitātes astrofiziķis. Bet satelītu palaišanas un attīstības skaits notiek "brokastu tempā", viņš piebilst, un pētnieki dara visu iespējamo, lai panāktu ".

Pieaugošie draudi

Pēdējo piecu gadu laikā tādi uzņēmumi kā SpaceX Hawthorne, Kalifornijā, Eutelsat OneWeb Londonā un Amazon projekts Kuiper Redmondā, Vašingtonā, ir uzsākuši tūkstošiem sakaru satelītu zemā Zemes orbītā. Tiek plānoti vēl daudzi citi, ieskaitot 12 000 satelītu mega veidošanos ar nosaukumu G60 Starlink, kuru Ķīnā uzsāka Šanhajas Spacecom satelīta tehnoloģija. "Tagad ir aptuveni miljons satelītu nākotnes ambīciju reģistrā," sacīja Ričards Grīns, IAU tumšo un kluso debesu aizsardzības centra direktors no satelīta zvaigznāja iejaukšanās, sesijas laikā IAU Ģenerālajā asamblejā.

Šie satelīti nodrošina ātru platjoslas interneta piekļuvi cilvēkiem visā pasaulē, bet ir Astronomu arvien vairāk traucē - Tās parādās kā spilgtas svītras debesu attēlos un var ietekmēt novērojumus visā elektromagnētiskajā spektrā. Šis satelīta piesārņojums īpaši ietekmē jutīgus teleskopus ar plašiem redzes laukiem. Piemēram, tiek lēsts, ka gaidāmais Vera Rubin teleskops varētu redzēt vairāk nekā trešdaļu no tā apdraudētajiem attēliem.

“Astronomija šodien ir zinātne, kurā iesaistīts liels daudzums datu, un nav neviena cilvēka, kurš varētu apskatīt visus attēlus, kas ierakstīti katru vakaru, un redzēt svītras,” saka Eggl. "Mašīnmācība šeit var palīdzēt."

Lai izstrādātu programmu, lai identificētu satelīta celiņus teleskopa attēlos, María Romero-Colmenares, Čīles Atacama universitātes datu zinātniece, apmācīja uzraudzītu mašīnmācīšanās algoritmu desmitiem tūkstošu attēlu, ko uzņēmis teleskopu tīkls Čīlē, Spānijā, Meksikā, Vjetnamā un Dienvidkorejā. “Mēs zinājām, kad un kur [debesīs] novērot satelītu, un izdarīju vienu novērojumu ar satelītu un vienu bez,” saka Romero-Colmenares, radot vienādu skaitu skaidru un piesārņotu attēlu. Kad viņa un viņas kolēģi piemēroja modeli publiski pieejamiem datiem no lapsenes (platleņķa meklēšana planētām) un ungāru automatizētiem teleskopa tīkla projektiem, algoritms spēja identificēt 96% satelīta celiņu.

Svītru noteikšana ir svarīgs solis, lai novērstu tos no attēliem un datiem, saka Džeremijs Tregloan-Reed, Atacama universitātes astrofiziķis, kurš projektā strādāja ar Romero-Colmenares. Nākamais izaicinājums būs izstrādāt rīkus, kas faktiski var noņemt satelīta celiņus, vienlaikus saglabājot pamatā esošos datus. Tas ir iespējams tikai gadījumos, kad satelīts nav tik spilgts, ka tas piesātina attēla pikseļus un izgaist apkārtējos pikseļos, saka Tregloan-Reed. Ja notiek pārplūde, pamatā esošos datus nevar saglabāt.

Līdz nākamā gada beigām pētnieki cer izveidot atvērtā koda lietotni un programmu, kas ļaus observatorijām un amatieru astronomiem identificēt un sakopt piesārņotus attēlus un datus. Šādi pasākumi, visticamāk, gūs panākumus mazos teleskopos ar zemas jutības kamerām.

Zvaigžņu zibens

Citas satelīta piesārņojuma formas izrādās vēl grūtāk pārvaldīt. Kad saules paneļi un citas plakanas virsmas uz satelītiem uztver gaismu, tie rada zibens skrūves īslaicīgas astronomiskās pārejas Līdzīgi, enerģijas pārrāvumi, kas var ilgt no milisekundēm līdz gadiem.

"Tā kā šie zibspuldzes ir ļoti īsas, dažreiz līdz milisekundei, satelīta kustība to laikā ir niecīga un mēs iegūstam perfekti zvaigznei līdzīgu zibspuldzi," saka Sergejs Karpovs, Centrālā Eiropas Kosmoloģijas un fundamentālās fizikas astronoms Prāgā. Nav "īsta veida, kā atšķirt šos zibspuldzes no astrofiziskajiem pārejošajiem cilvēkiem, kurus vēlamies atklāt - īsi salīdzinot to atrašanās vietu tieši ar satelīta orbītu katalogiem," viņš piebilst.

Elektroniskais aprīkojums satelītos var arī izstarot netīšo starojumu, izjaucot lielā sprādziena novērojumus pēc tam, saka EGGL. Astronomi cer, ka izpētīt šo starojumu, kas pazīstams kā Kosmiskā mikroviļņu fona starojums Verdzība Atbildiet uz jautājumiem par Visuma paplašināšanu kļūst. SpaceX nākamās paaudzes satelīti, kurus uzņēmums sāka sākt pagājušajā gadā, izstaro apmēram 30 reizes lielāku starojumu nekā iepriekšējā paaudze. Šis starojuma veids nav regulēts un varētu apdraudēt visas novērošanas joslas.

EGGL norāda, ka AI rīki nevar īsti rekonstruēt zaudētos datus, un problēma pasliktināsies, jo tiks palaisti vairāk satelītu. "Ja jūs krāsojat baltu krāsu virs Mona Lisa, kādā brīdī jūs nevarēsit darīt, pat ja jūs apmācīsit mašīnmācīšanās algoritmu uz visiem Da Vinci darbiem," saka Eggl. "Jūs, iespējams, varēsit uzminēt, kā varētu izskatīties glezna, bet viņi nekad nevar rekonstruēt zaudētos datus."

1. Bassa, C.G. et al. Astrons. Astrofiji. 689, L10 (2024).

   Pants
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces