AI Meningkatkan Teleskop Jangkauan Laser Untuk Menemukan Puing Antariksa Secara Akurat

• Model jaringan saraf baru meningkatkan akurasi teleskop jangkauan laser.
• Ini memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan dengan tepat posisi puing-puing yang lebih kecil di orbit Bumi, tanpa meningkatkan sensitivitas teleskop.

Sampah antariksa adalah benda mati buatan manusia di orbit Bumi yang sudah tidak berguna lagi. Mereka dihasilkan selama aktivitas luar angkasa, dan sebagian besar berasal dari tahap akhir roket pembawa, dan bahan yang tidak diinginkan dari pesawat ruang angkasa yang hancur di orbit.

Pada 2019, ada sekitar 20.000 objek buatan yang mengorbit di atas Bumi, termasuk 2.218 satelit operasional. Namun, ini adalah satu-satunya objek yang cukup besar untuk dilacak.

Lebih dari 130 juta keping berukuran lebih kecil dari 1 sentimeter, sekitar 1 juta keping berukuran 1-10 sentimeter, dan lebih dari 30.000 keping berukuran lebih besar dari 10 sentimeter. Mereka semua berada di orbit di sekitar Bumi dan keberadaannya sangat mempengaruhi keselamatan pesawat ruang angkasa.

Saat ini, ada lebih dari 50 stasiun pengamatan laser global yang memantau puing-puing luar angkasa. Namun, melacak mereka adalah tugas yang sangat menantang:semakin kecil objek, semakin sulit untuk dideteksi dan dilacak.

Sebuah studi baru menyajikan model jaringan saraf yang meningkatkan akurasi teleskop laser, memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan posisi puing-puing yang lebih kecil.

Seberapa Akurat?

Untuk menentukan puing-puing orbit, para ilmuwan menggunakan metode yang disebut pencitraan laser. Ini melibatkan sinar laser energi tinggi ke luar angkasa dan menggunakan teleskop untuk mengambil sinyal yang dipantulkan kembali dari puing-puing yang mengorbit. Sinyal yang dipantulkan ini kemudian digunakan untuk mengevaluasi seberapa jauh puing-puing berada. Prosesnya mirip dengan cara kelelawar menggunakan ekolokasi untuk melacak mangsa.

Tetapi karena puing-puing yang lebih kecil tidak memantulkan banyak cahaya, sulit untuk menemukannya dengan tepat. Meskipun teknik sebelumnya telah meningkatkan deteksi puing-puing dengan jangkauan laser, teknik tersebut hanya dapat menunjukkan puing-puing hingga level 1 km.

Metode baru, di sisi lain, mampu menemukan sepotong puing berukuran 1 meter persegi yang berjarak sekitar 1.500 km.

Referensi:Jurnal Aplikasi Laser | DOI:10.2351/1.5110748 | Wikipedia 

Untuk mencapai hal ini, penelitian menggunakan jaringan saraf propagasi balik, yang dioptimalkan melalui dua algoritma koreksi:Algoritma Genetika dan Levenberg–Marquardt.

Sebuah ilustrasi puing-puing luar angkasa yang terlihat dari orbit Bumi yang tinggi | Wikipedia 

Jaringan saraf membantu teleskop menstabilkan kemampuan menunjuk mereka dan mengenali sinyal lemah dari potongan kecil sampah luar angkasa. Ini semua dilakukan tanpa meningkatkan sensitivitas teleskop atau melakukan peningkatan perangkat keras apa pun.

Selain itu, teleskop kini dapat mendeteksi puing-puing secara lebih akurat di wilayah ruang yang terlokalisasi tanpa menghasilkan banyak kesalahan positif.

Pengujian

Para peneliti menguji metode mereka terhadap tiga model standar:model mount, model parameter dasar, dan model fungsi harmonik bola. Mereka menemukan bahwa akurasi jaringan saraf lebih unggul dari ketiga model standar ini, dan juga mengatasi kekurangan kecepatan konvergen yang lambat.

Baca: Hal yang Harus Anda Ketahui Tentang Sampah Luar Angkasa

Untuk mendemonstrasikan kemampuan jaringan saraf, peneliti menggunakan data pengamatan dari 95 bintang untuk memecahkan koefisien algoritma dari keempat model. Mereka menilai keakuratan mendeteksi 22 bintang lainnya. Tidak hanya algoritme baru yang terbukti paling akurat, tetapi juga dapat dengan mudah dioperasikan dengan kinerja waktu nyata yang layak.

Tim berencana untuk lebih mengoptimalkan jaringan saraf untuk menemukan puing-puing yang lebih kecil.