NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

《MIT科技评论》于2019年10月30日发出消息:NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险。备受机器人青睐的国际空间站ISS将迎来新成员SoundSee,相当于给空间站安上“耳朵”,及时反馈空间站内外出现的问题,以及时采取有效措施避开可能产生的威胁。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

2015年9月17日,从国际空间站拍摄的美国照片

驾驶汽车时,如果你听到从车子发出的奇怪的声响,你会知道车子哪里出问题了。你听人说话,也能从声音辨识出大概对方是不是生病了等。声音可以告诉我们很多信息。“声音本身讲述了许多关于环境的故事”,跨国公司博世(Bosch)北美分公司的研究员萨马吉特·达斯(Samarjit Das)说。同样地,以27600公里/h的速度,在距离地表约400公里围绕地球做椭圆形轨道飞行的国际空间站(ISS)如果发出一些奇怪的诸如嗡鸣、刺耳的声音,坐在被金属包裹的空间站里的宇航员也能知晓空间站应该是哪里出故障了。

但是许多蕴含潜在危险的声音是人耳听不到的。

以去年在空间站发现的泄漏为例:

2018年8月29日,国际空间站上发现了一个2毫米的小洞。这导致压力泄漏。空间站工作人员已经发现并修复了这个洞,但是是在近一天后才发现的。虽然这次没有给空间站里的人带来威胁或者危险,但不是每次的泄露都能这么幸运。不过幸运的是,泄露发生时是有发出声音的,只是发出的是超声波频率,人耳听不到。(人们把频率高于20000Hz的声音称为超声波,低于20Hz的称为次声波。健康的年轻人的人耳只能听到频率为20到20000赫兹的声音。随着年龄增长,听到的频率范围还会越来越窄。)那么如果有一个工具,可以听到这个声音,就可以及时提醒空间站内人员,及时修复漏洞。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

我们已经有这个工具!

市场上智能语音已经在被应用,并通过应用借助AI,智能语音将能更好地识别声音,并理解其情境。达斯说,“当这些技术应用到机器上时,我们可以更好地了解机器的健康状况,不然可能对其完全茫然不知”。

为了弥补人耳听力的不足,NASA已经与博世Bosch公司合作,计划在诺斯罗普·格鲁曼的天鹅座NG-12任务期间,于11月2日向国际空间站发送一个名为SoundSee的声学监测系统。SoundSee技术是一种深度音频分析功能,它使用定制的麦克风阵列和机器学习来分析发射噪声中包含的信息,然后使用不同类型的软件(包括深度学习)的混合来分析数据。通俗地讲,SoundSee是一组精致的麦克风,能够收听低于100赫兹到80千赫兹的声音,可以用于改善国际空间站的运作。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

SoundSee模块将被安装在一个飞行的自主机器人上,这个机器人被幽默地称为Astrobee,该机器人在空间站周围飞行,全天协助宇航员完成任务。它将是博世首个用于太空的技术应用,他们期待SoundSee接上Astrobee的翅膀后能绘制出整个空间站的声学环境图,并能够及时提醒宇航员任何不寻常的声音。不只能监测到泄漏,他们还希望利用SoundSee自动发现并寻找与氧气产生和循环、水回收、空气温度和压力控制,甚至运动设备相关的特殊模式或异常。

为太空设计一个声学系统并不容易。

Astrobees是一种微型立方体形状的机器人,用电扇自动推进空间站。它们被建造得很小,所以它们可以在国际空间站的封闭空间中轻松移动,所以SoundSee模块也必须很小。“这是对监测声音的挑战”,博世研究科学家乔纳森·麦考斯基(Jonathan Macoskey)说。低频更容易通过宽设计的录音设备收听,而使用更窄的设计更容易检测到高频。博世团队必须想出一种既能做到这两点的方法。

SoundSee将搭乘Astrobee至少一年。

据SoundSee项目负责人达斯(Das)称,NASA和博世(Bosch)已经在考虑未来空间站(如绕月轨道平台-网关:Lunar Orbiting Platform-Gateway)的声学监测系统的重要性。未来空间站旨在将宇航员送入月球轨道,最终帮助人们登上火星。该平台在很长一段时间内都将无人值守。在一个空置无人的空间站里,传感器的存在是至关重要的,通过传感器获取的信息可以确保将来来访的宇航员的安全。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

绕月轨道平台-网关(左)

达斯希望SoundSee也能对地球上的声学系统产生影响。“你可以想象一个在陆地上的机器人跑来跑去,并以同样的方式对地球上的主要基础设施进行声学监测,”他说。随着我们越来越多地转向自动化系统来运行我们的关键基础设施,声学监控可能有助于防止小问题发展为大问题。

Astrobee机器人

早在 2006 年,NASA 就将三个可自由飞行的小型机器人送上了国际空间站。这些名为 SPHERES 的机器人需要始终处于宇航员监督控制下(因为它们比较易燃等原因),而且依赖一次性碱性电池组供电。后来 SPHERES 有了继任者 Astrobee,Astrobee能够在国际空间站完全自主地和安全地运作,它能够在国际空间站的美国舱、欧盟舱和日本舱中进行自主导航移动。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

宇航员Don Pettit和3台SPHERES零重力机器人在空间站中进行测试

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

Astrobee机器人原型机

除了Astrobee,国际空间站还有哪些机器人访客呢?

2011年2月24日,RobonautR2 乘坐“发现号”航天飞机到达国际空间站,是第一个进入国际空间站的机器人,旨在帮助空间站太空行走的宇航员进行舱外作业。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

2013 年,丰田开发的机器人 Kirobo 被送往国际空间站。该机器人身手灵活,同时具备语音功能,能在无重力的条件下安全展开工作,具备面部识别功能——甚至能读懂人的情绪反应,并且能跟宇航员进行对话。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

17 年俄罗斯联邦航天局Roscosmos联合社交媒体 Vkontakte(俄罗斯的Facebook),将一款小巧玲珑、精致可爱的太空机器人Spotty送入国际空间站。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

17 年 7 月日本宇航局 JAXA 在国际空间站上安装了一个装有摄像机的球形机器人Int-Ball,它的主要作用是节省宇航员的时间。

NASA将使用机器人侦听国际空间站上的危险

2018年7 月 2 日飘浮机器人CIMON 西蒙 (Crew Interactive Mobile Companion)抵达国际空间站,作为国际空间站指挥官 Alexander Gerst 的宇航员同伴参加地平线任务,是一个移动宇航员机器人,能倾听、理解自然语言并通过自然语言回答人类的问话,是国际空间站内第一个自由飞行的自主机器人。

这么一列,感觉机器人都跑去太空开派对了!明日SoundSee被送上国际空间站后,一套装备麦克风的飞行机器人将在空间站漫游!


分享到:


相關文章: