Lorsque le télescope d’observation d’exoplanètes embarqué sur ballon EXoplanet Climate Infrared TElescope (EXCITE) de la NASA prendra son envol cet automne, il le fera avec un échafaudage et des entretoises de soutien avec une caractéristique unique : elles ont été conçues par un algorithme d’intelligence artificielle.
En utilisant une méthode appelée “structures évoluées”, la conception de Ryan McClelland, ingénieur de recherche au Goddard Space Flight Center de la NASA a dit l’objectif était de réduire de deux tiers la masse des composants structurels des engins spatiaux, tout en réduisant les risques de stress, en utilisant un logiciel d’IA disponible dans le commerce pour construire des pièces pouvant être usinées par des fournisseurs commerciaux.
“Ils ont l’air quelque peu extraterrestres et bizarres, mais une fois que vous les voyez en fonction, cela a vraiment du sens”, a déclaré McClelland.
Une structure évoluée conçue pour la mission EXCITE de la NASA utilisant l’IA
Si elles ne sont pas extraterrestres, les pièces pourraient également être décrites comme ayant une conception biologique, comme des os ou des structures qui auraient évolué pour répondre aux besoins de tout vaisseau spatial naturel qui aurait pu évoluer sur d’autres mondes, si l’on en croit la science-fiction.
Cela a du sens compte tenu du processus de conception, comme l’explique la NASA. À l’aide d’un logiciel de CAO, un ingénieur indique au système ce que la pièce doit faire, comment elle se fixe aux autres pièces, définit les espaces morts où le matériau ne peut pas être placé et le système d’IA génère une pièce à partir de là.
McClelland a déclaré que c’était un énorme changement par rapport à l’ancien temps où ce processus pouvait prendre un temps considérable. “Vous pouvez effectuer la conception, l’analyse et la fabrication d’une pièce prototype et l’avoir en main en une semaine seulement”, a déclaré McClelland à propos de la méthode avancée.
Cela dit, il y a un ordinateur qui fait la conception de manière indépendante, et nous savons que l’IA ne fait pas toujours le meilleur travail avec les informations qu’elle fournit. McClelland a déclaré que c’était également le cas ici, c’est pourquoi il a déclaré qu’un examinateur humain était toujours fondamental pour le processus de conception de structure évoluée.
“L’intuition humaine sait ce qui semble juste, mais laissé à lui-même, l’algorithme peut parfois rendre les structures trop minces”, a déclaré McClelland.
La NASA s’enthousiasme pour la conception générative
McClelland a dit il a commencé à travailler sur sa méthode de structure évoluée pendant la pandémie de COVID-19 et a reçu quelques financements de recherche pour son processus.
Le système de conception a déjà été adopté pour plusieurs missions de la NASA qui sont toutes encore en développement et comprend “des observatoires de ballons astrophysiques, des scanners d’atmosphère terrestre, des instruments planétaires, des moniteurs de météo spatiale, des télescopes spatiaux et même la mission Mars Sample Return”, a déclaré la NASA. .
Si tout se passe comme prévu, EXCITE sera utilisé pour étudier les atmosphères des planètes chaudes de type Jupiter en orbite autour d’autres étoiles. Il est conçu pour effectuer une spectroscopie à résolution de phase, qui implique des observations continues d’étoiles cibles, et sa plage de sensibilité l’aidera à détecter des traces d’hydrogène et de molécules contenant du carbone dans les atmosphères d’exoplanètes.
Le physicien Goddard de la NASA, Peter Nagler, qui dirige le Projet EXCITEa déclaré qu’il y avait quelques zones délicates dans les plans d’EXCITE qui rendaient l’essai d’une conception d’IA raisonnable.
Par exemple, les entretoises conçues pour EXCITE semblent se tordre, s’entrecroiser et sont inégales. Ces entretoises, cependant, sont parfaites pour résister aux forces excentrées qui tireront sur la charge utile de la taille d’un SUV d’EXCITE en vol.
Entretoises de support de structure évoluées conçues pour la mission EXCITE de la NASA
Le cadre plus grand pour EXCITE comprend des voies pour l’équipement laser, ainsi qu’un espace pour tenir compte des mains humaines qui doivent se faufiler et jouer avec l’électronique pendant la construction. Nagler a déclaré que les exigences de conception de cette pièce étaient particulièrement délicates, car elle est conçue pour se fixer à une plaque en fibre de carbone – un matériau très différent de la structure centrale en aluminium.
En tenant compte de tous ces facteurs, la conception de l’échafaudage peut être construite “pour avoir une interface entre [it and the carbon fiber] qui ne stressera aucun matériau », a déclaré Nagler, malgré « ces matériaux [having] propriétés de dilatation thermique très différentes.”
McClelland espère que son approche de la conception par l’IA décollera plus largement à la NASA, qui a un cas d’utilisation particulier pour des conceptions ponctuelles comme la sienne.
“Si vous êtes une entreprise de motos ou de voitures, il se peut que vous ne produisiez qu’une seule conception de châssis, puis vous en fabriquerez un tas. Ici, à la NASA, nous fabriquons des milliers de pièces sur mesure chaque année”, dit McClelland.
Le premier vol à long terme d’EXCITE est prévu pour 2024, mais l’équipe espère le faire décoller pour un vol d’essai technique “dès” cet automne. ®
