Beter leven aan boord van het International Space Station (ISS)
Hoe een robot, een sensorsysteem en AI het dagelijkse leven van astronauten kunnen verbeteren
De SoundSee-technologie van Bosch kan de bemanning van het International Space Station (ISS) waarschuwen bij defecten. Een voormalig astronaut helpt ze mee te ontwikkelen: Michael Foale. Hij weet wat belangrijk is in de ruimte.
Ruimtewandelingen
Voor Michael Foale heeft de ruimte geen geheimen meer. Als astronaut maakte hij tussen 1992 en 2004 maar liefst zes ruimtereizen en in 2003 was hij zes maanden lang commandant van het International Space Station (ISS). Tijdens zijn ruimtereizen maakte hij vier vrije ruimtewandelingen. “Mijn eerste ruimtewandeling herinner ik me alsof het gisteren was”, vertelt hij. “Toen ik uit de Space Shuttle kwam, zag ik de aarde en de Melkweg. Dat was gewoonweg adembenemend.” Het was een droom die uitkwam, één die hij al koesterde toen hij zes jaar oud was. “Ik wilde altijd al de ruimte verkennen, vooral voor het fantastische uitzicht”, zegt Foale.
374 dagen
Zoveel dagen bracht Michael Foale in de ruimte door. Tot 2008 was dat een record voor Amerikaanse astronauten.
Mogelijkheden voor de ruimtevaart
Vandaag is Foale 62 jaar oud en is het al even geleden dat hij voor het laatst met een ruimteschip meevloog. Maar zijn enthousiasme voor de ruimtevaart is nog lang niet uitgeblust. Meer nog: het liefst wil hij die passie doorgeven aan anderen.
Volgens hem heeft ruimtetoerisme heel wat potentieel: “Ik hoop dat in de toekomst meer mensen de kans krijgen om naar de ruimte te reizen. Dat zou mensen weer nieuwsgierig maken om de ruimte te verkennen en aanleiding geven tot nieuwe privébedrijven die zichzelf financieren in plaats van afhankelijk te zijn van overheidsgeld.” Zulke bedrijven zouden de ruimte-exploratie en de ontwikkeling van nieuwe technologieën gevoelig kunnen versnellen. We plukken nu al de vruchten van innovaties voor de ruimtevaart, zoals brandmelders, cellulair/schuimmateriaal of beeldsensoren voor gsm-camera's.
Heel wat wetenschappers denken dat de mens de ruimte zal moeten opzoeken om aan de groeiende vraag naar grondstoffen te blijven voldoen, bijvoorbeeld door ze op asteroïden op te delven en door andere planeten te koloniseren.
Foale is ervan overtuigd dat robots in de toekomst een sleutelrol zullen spelen in de ruimtevaart. “Ik denk dat een nauwe samenwerking tussen mensen en machines onze levens kan veranderen en dat robots ons kunnen helpen bij het verkennen van de ruimte”, legt hij uit. Daarom werkt hij samen met onderzoekers aan robots die in de ruimte kunnen worden ingezet. In het kader van dat project wordt het ISS uitgerust met SoundSee, een sensorsysteem van Bosch voor diepgaande audioanalyse. Zodra het SoundSee-systeem geplaatst is, spoort het door middel van geluidsanalyse defecten in machines en apparaten op.
Minirobot met microfoons
De SoundSee-technologie voor het ISS is ontwikkeld door Bosch en Astrobotic, een Amerikaans bedrijf dat gespecialiseerd is in robottechnologie voor de ruimtevaart. Michael Foale helpt het team al een jaar bij de tests op aarde. Het SoundSee-systeem wordt gemonteerd op Astrobee, een kubusvormige minirobot van NASA die autonoom door het ISS zweeft. Zo kunnen de SoundSee-microfoons voortdurend de geluiden van de machines en apparatuur aan boord van het ruimtestation registreren.
Defecten horen met SoundSee
De audiobestanden worden vervolgens naar de aarde gestuurd, waar de wetenschappers van Bosch ze analyseren. De onderzoekers hopen zo te kunnen bepalen of de geluiden die de machines maken overeenkomen met hun normale geluidspatroon of net afwijkend zijn. Met de afwijkende geluidsopnamen kunnen ze vervolgens vaststellen of de machines met een technisch defect kampen of dat er binnenkort een storing kan optreden. “Zulke controles zijn bijzonder belangrijk voor de vitale systemen aan boord van het ISS, zoals de luchtzuivering en de verlichting”, legt Foale uit. Als SoundSee de wetenschappers waarschuwt voor een mogelijke storing, kunnen zij de ISS-bemanning op de hoogte brengen. De crew kan dan de machine in kwestie herstellen of de defecte onderdelen vervangen.
Tijdbesparing voor drukbezette astronauten
In de herfst van 2019 werd het sensorsysteem met een raket naar het ISS gestuurd. Foale gelooft dat SoundSee onmisbaar wordt in het dagelijkse leven van de astronauten: “Aan boord van het ISS moet je elke dag een hele waslijst aan taken uitvoeren. De astronauten onderzoeken het effect van gewichtloosheid op cellen, planten en het menselijke lichaam. Hun bevindingen zijn erg belangrijk voor de planning en uitvoering van toekomstige ruimtemissies. Ook sporttraining maakt deel uit van het dagelijkse leven in het ISS. Door de gewichtloosheid en het gebrek aan spieractiviteit dat daarmee gepaard gaat, lopen astronauten in de ruimte veel meer risico op spieratrofie dan op aarde. Dit betekent dat ze hun spieren moeten blijven trainen om gezondheidsproblemen bij hun terugkeer naar de aarde te voorkomen. Daarnaast moeten de astronauten voortdurend controleren of alle apparatuur aan boord naar behoren werkt. Hierbij komt SoundSee dus goed van pas.” Dit systeem kan de astronauten heel wat tijd besparen. Tijd die ze zo aan belangrijkere dingen kunnen besteden. Als de 'zwevende probleemoplosser' werkt zoals verwacht, kan hij de bemanning zelfs waarschuwen voordat er een storing optreedt. Zo besparen ze nog meer tijd. “Een machine onderhouden kost namelijk veel minder moeite dan ze repareren na een defect”, legt Foale uit.
Handig controlesysteem op aarde en ver daarbuiten
Als de test aan boord van het ISS slaagt, staat de deur open voor de volgende stap: de integratie van artificiële intelligentie (AI). AI kan de audiogegevens analyseren en de probleemoplossing automatiseren. Misschien wordt SoundSee ooit een standaardonderdeel van ruimtevaartuigen, een onmisbaar hulpmiddel voor menselijke ruimteverkenners. Maar wat de toekomst ook mag brengen voor de ruimtevaart, de ontwikkelaars van SoundSee zijn er zeker van dat de tests in het ISS ook nuttige informatie voor hier op aarde zullen opleveren. SoundSee kan bijvoorbeeld worden gebruikt om verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen of voertuigmotoren te controleren. Tot dan is de ruimte de perfecte testomgeving voor de ontwikkelaars, die het sensorsysteem steeds verder verbeteren. Niet alleen omdat het uitzicht er prachtig is, maar omdat het vacuüm in de ruimte volledig geluidloos is. En dat kunnen we niet van de aarde zeggen.
SoundSee: audioanalyse maakt het ISS veiliger
Dr. Colin Michael Foale, 62
voormalig astronaut en ISS-commandant uit de VS
Colin Michael Foale is geboren in het Verenigd Koninkrijk. Hij studeerde natuurkunde aan Cambridge University, waar hij in 1982 zijn doctoraat in de astrofysica haalde. Na zijn bacheloropleiding verhuisde hij naar de Verenigde Staten om voor vliegtuigproducent McDonnell Douglas te werken. In 1983 stapte hij over naar NASA, waar hij in het vluchtbesturingscentrum van het Johnson Space Center in Houston (Texas) werkte. Negen jaar later vertrok hij op zijn eerste ruimtereis.
Als astronaut nam Foale deel aan zes ruimtevluchten en bracht hij in totaal 374 dagen door in de ruimte. In 2013 verliet hij NASA om machine-learningmethodes toe te passen op ruimtevaartuigen met zijn eigen bedrijf, Foale Aerospace, Inc.
Samenvatting
Het Bosch SoundSee-sensorsysteem wordt getest in het International Space Station (ISS). Het systeem neemt de geluiden van de machines aan boord op, zodat onderzoekers op aarde deze opnamen kunnen analyseren om technische storingen op te sporen. Als de test slaagt, kan SoundSee machine-inspecties aan boord uitvoeren en zo de astronauten heel wat werk besparen.