Las caminatas espaciales y misiones que realiza el equipo de la Estación Espacial Internacional (ISS) operan en un entorno donde el equipo de protección, como los guantes, juegan un rol crítico de seguridad, por lo que el daño a estos puede afectar actividades la reparación de equipos, instalación de nuevos instrumentos y actualización de los componentes de la nave. Con el objetivo de resolver esto, Microsoft trabaja con científicos de la NASA e ingenieros de Hewlett Packard Enterprise (HPE) para desarrollar un sistema que utiliza IA y la Spaceborne Computer-2 para otorgar autonomía a los astronautas con apoyo limitado de la Tierra.
Esta solución emplea las fotografías de los guantes que envían los astronautas que trabajan para la NASA durante y después de cada caminata espacial, las cuales son examinadas en la tierra para identificar cualquier daño que pueda representar un peligro, enviando el diagnóstico de vuelta a los astronautas en la ISS. Este proceso hace el trabajo con la distancia de órbita baja de la ISS de alrededor de 250 millas desde la Tierra, pero implica un mayor reto cuando se incremente el volumen de miembros de investigación o se aumente la distancia a otras locaciones, como Marte, representando tiempos de respuesta más largos para determinar si el guante de un astronauta funciona.
Con este proyecto de monitor de guantes a bordo, el equipo de la NASA comenzó con colecciones de guantes nuevos y en buen estado y guantes que se habían desgastado durante las caminatas espaciales y el entrenamiento terrestre. Luego fotografiaron y revisaron los guantes dañados para etiquetar tipos específicos de desgaste: áreas donde la capa exterior de silicona recubierta de caucho había comenzado a desprenderse o lugares donde la capa vital de Vectran® estaba comprometida. Esto se hizo a través de Custom Vision de Azure Cognitive Services: los ingenieros de la NASA abrieron las imágenes de los guantes en un navegador web e hicieron clic en ejemplos de daños.
Luego, estos datos se usaron para entrenar un sistema de IA basado en la nube de Microsoft Azure y los resultados se compararon con informes e imágenes de daños reales de la NASA. Luego de aprovechar el poder de las capacidades de cómputo en la nube de IA, la herramienta generó un puntaje de probabilidad para la posibilidad de daño en un lugar particular del guante.
Después de una caminata espacial, los miembros de la tripulación toman fotografías de los guantes de los astronautas mientras se quitan los trajes espaciales en la esclusa de aire. Luego, estas imágenes se envían de inmediato a la computadora Spaceborne Computer-2 de HPE a bordo de la ISS, donde el modelo Glove Analyzer busca con rapidez signos de daños en el espacio. Si se detecta algún daño, se envía de manera inmediata un mensaje a la Tierra, en el que se destacan las áreas para que los ingenieros de la NASA realicen una revisión adicional.
«Lo que demostramos es que podemos realizar IA y procesamiento perimetral en la ISS y analizar guantes en tiempo real», dijo Ryan Campbell, ingeniero senior de software en Microsoft Azure Space. «Debido a que estamos, de manera literal, al lado del astronauta cuando realizamos el procesamiento, podemos ejecutar nuestras pruebas más rápido de lo que las imágenes se pueden enviar a la Tierra».
Los guantes son más vulnerables entre el pulgar y el índice, dada la frecuencia con la que se usan esos dos dedos para agarrar objetos. Además, algunas áreas de la propia ISS han estado expuestas a peligros como los micrometeoritos durante más de dos décadas. Los impactos de estas diminutas partículas han creado numerosos bordes afilados en los pasamanos y otros componentes estructurales. Se estima que hay más probabilidad de enfrentar este tipo de peligros en la Luna y Marte, donde la falta de erosión natural del viento o el agua significa que las partículas de roca se parecen más a pedazos de vidrio que a guijarros o gránulos de arena aquí en la Tierra.
A través de la asociación de Microsoft con HPE, la NASA tiene la oportunidad de probar esta tecnología de IA directo en la ISS al operar en la computadora HPE Spaceborne Computer-2, que en la actualidad se encuentra en una misión de varios años a bordo de la estación. Esta computadora es un sistema habilitado para IA y computación perimetral diseñado con soluciones robustas capaces de resistir las duras condiciones del espacio, puede realizar más de 2 billones de cálculos, o 2 teraflops, por segundo.
En la actualidad, la herramienta de evaluación de daños desarrollada por la NASA, Microsoft y HPE se encuentra en una etapa de prueba, lo que significa que ejecuta análisis en los guantes, pero no se usa para tomar decisiones de seguridad cruciales. Sin embargo, a NASA ve formas de extender la tecnología a otras áreas donde podría buscar posibles daños a otros componentes críticos, como las escotillas de acoplamiento. Además, es posible que Microsoft HoloLens 2 o un sucesor pueda ayudar a los astronautas a realizar un escaneo visual, de manera rápida, en busca de daños en los guantes, o incluso facilitar reparaciones asistidas en maquinaria complicada.
«Una de las misiones de la NASA es explorar, descubrir y ampliar el conocimiento en beneficio de la humanidad. Este proyecto aborda todo eso y es solo un punto de partida», dijo Jennifer Ott, especialista en datos e IA de Microsoft.
«Llevar el poder de la computación en la nube al entorno definitivo a través de proyectos como este nos permite pensar y prepararnos para lo que podemos hacer de manera segura a continuación, ya que esperamos vuelos espaciales tripulados de mayor alcance en el futuro y a medida que empezamos a empujar ese entorno más allá».