Satelity okrążające Ziemię będą w stanie utrzymywać dłużej łączność z kontrolą naziemną dzięki programom komputerowym naśladującym darwinowski model ewolucji.

Inżynierowie z Uniwersytetu Purdue wykorzystali algorytmy genetyczne do opracowania innowacyjnych układów satelitów orbitujących wokół Ziemi. Algorytmy te są pomocne w projektowaniu konstelacji o niskich kosztach, w których mało urządzeń jest umieszczanych na relatywnie małych wysokościach. Takie rozwiązanie ma być dobrodziejstwem dla mobilnej komunikacji, umożliwiając większej ilości ludzi korzystanie z łączności. Układy satelitów znajdą również wojskowe zastosowanie, dzięki możliwości szybkiej rekonfiguracji do specyficznych celów inwigilacyjnych.

Małe konstelacje satelitów mają jedną wadę – aby utrzymać łączność z Ziemią, satelita musi być w zasięgu anten na Ziemi. Te nie mogą być zasłonięte przez krzywiznę Ziemi. Przy niewielkiej liczbie satelitów – np. 4 – zdarzają się okresy, podczas których komunikacja z Ziemią zostaje całkowicie przerwana. Układy opracowane w Purdue redukują okres przerwy w łączności.

Algorytmy genetyczne, adaptujące teorię ewolucji Darwina, wymieniają elementy w setkach tysięcy różnych kombinacji. Tylko te dające najlepsze wyniki są brane pod uwagę w kolejnej fazie, w której są ze sobą ponownie kombinowane. Całość powtarza się wiele razy, przez kilka dób, dając coraz to lepsze rezultaty. Wynik jest dodatkowo udoskonalany aby dać najlepsze rezultaty.

Bodźcem do przeprowadzenia badań był czynnik ekonomiczny. Celem było bowiem odnalezienie układów mniejszych ilości satelitów, dających zarazem o wiele lepsze rezultaty niż konstelacje zaprojektowane z tradycyjnym podejściem. Gdyby pieniądze nie grały roli, możnaby umieścić zaledwie 3 satelity na orbicie geostacjonarnej. Obejmowałyby one swoim zasięgiem znaczne obszary globu ziemskiego, jednak sama aparatura byłaby bardzo skomplikowana, miałaby większą moc a tym samym większe zapotrzebowanie na energię, wreszcie samo wystrzelenie wymagałoby wykorzystania potężniejszych środków.

Zaskakujące jest to, że w najlepszych rozwiązaniach wybranych przez algorytm genetyczny satelity nie są rozmieszczone równomiernie, w stałych odległościach. Przykładowo, niekonwencjonalna, lecz wydajna konstelacja może się składać z dwóch odległych satelitów i trzeciego, zlokalizowanego w niewielkiej odległości od któregoś z dwóch pierwszych.

Autor

Wojtek Rutkowski