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Zukunftskonzepte für autonome, KI-gestützte Raumfahrtmissionen

Der Einsatz von KI im Weltraum eröffnet neue Perspektiven für autonome, effiziente und nachhaltige Raumfahrtsysteme – zugleich bringt er große Herausforderungen mit sich. Viele bestehende Systeme basieren auf starren Abläufen und sind bislang nicht darauf ausgelegt, lernfähige oder selbstständig handelnde Komponenten zu integrieren. Neben technischen Hürden wie begrenzter Rechenleistung, Kommunikationsverzögerungen und extremen Umweltbedingungen spielen vor allem Sicherheits- und Vertrauensfragen eine entscheidende Rolle.

© ESA
Zukunftsvisionen für die Raumfahrt: KI und Autonomie ermöglichen neue Formen der Kooperation zwischen Satelliten, Raumfahrzeugen und orbitalen Servicestationen.

Der DFKI-Forschungsbereich Cyber-Physical Systems untersucht daher neue Konzepte für autonome und KI-gestützte Weltraummissionen. Ziel ist es, durch innovative Ansätze einen technologischen Wandel einzuleiten, der die Raumfahrt dauerhaft transformiert. Die Arbeiten konzentrieren sich auf zwei zentrale Themenfelder: Zum einen die autonome Koordination von Raumfahrzeugen – einschließlich Energie-, Treibstoff- und Ressourcenmanagement –, sicherheitskritische Entscheidungsprozesse sowie Kollisionsvermeidung in orbitalen Bahnen. Zum anderen die Unterstützung bemannter Missionen, bei denen über längere Zeiträume auftretende Kommunikationsverzögerungen zwischen Raumfahrzeug und Bodenstation – etwa auf Langzeitmissionen zum Mars – einen grundlegenden Wandel hin zu mehr Autonomie von Raumfahrzeugen und Besatzung erfordert.

In beiden Bereichen werden Konzepte für Shared Intelligence, adaptive Entscheidungsfindung und modulare Zusammenarbeit erforscht. Die Systeme teilen ihr Wissen untereinander, passen Entscheidungen flexibel an neue Informationen an und arbeiten in modularen Strukturen koordiniert zusammen. Dadurch können einzelne Komponenten unabhängig agieren, während sie im Gesamtsystem effektiv interagieren. Dabei spielen selbstdiagnostische und selbstheilende Systeme, hybride und erklärbare KI-Ansätze, wissensbasierte Entscheidungsunterstützung, Companion-Systeme für Astronauten sowie sichere und rekonfigurierbare Softwarearchitekturen eine zentrale Rolle. So sollen Resilienz, Sicherheit, Flexibilität, Autonomie und Ressourceneffizienz gleichermaßen gesteigert werden.

Damit engagiert sich der Forschungsbereich in der Entwicklung zentraler Grundlagen für den Einsatz von KI im Weltraum und die Konstruktion autonomer, vertrauenswürdiger und nachhaltiger Raumfahrtsysteme.

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DFKI4Space

Kontakt

Prof. Dr. Dieter Hutter
Dr. Serge Autexier

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