KI und die Raumfahrtwirtschaft: Wo künstliche Intelligenz auf den Orbit trifft

Warum der Weltraum mehr Daten liefert, als Menschen lesen können

Ein einzelner Erdbeobachtungssatellit kann jeden Tag riesige Land- und Meeresflächen fotografieren, und er teilt sich den Himmel mit vielen anderen. Hinzu kommen Wetterinstrumente, Funkempfänger und die Sensoren, die über den Zustand jedes einzelnen Raumfahrzeugs berichten. So wächst der Informationsstrom schnell weit über das hinaus, was irgendein Team von Hand sichten könnte.

Genau hier beweist künstliche Intelligenz ihren Nutzen. Modelle des maschinellen Lernens können Bilder sortieren, Veränderungen markieren, Wolken erkennen, die den Boden verdecken, und die interessanten Teile an einen Menschen weitergeben. Der Wert eines Satelliten liegt zunehmend nicht nur in der Hardware, sondern auch darin, wie schnell aus seinen Daten etwas Nützliches wird.

Wenn Sie noch nicht wissen, wie Satelliten überhaupt im All bleiben, bietet der Beitrag Satelliten und Umlaufbahnen einfach erklärt einen leicht verständlichen Einstieg.

KI wertet Bilder der Erde aus

Aufnahmen aus dem Orbit sind zu einem praktischen Werkzeug für den Alltag auf der Erde geworden. KI-Modelle, die mit Bildern aus vielen Jahren trainiert wurden, erkennen Felder, Wälder, Flüsse und Dächer und bemerken dann, wenn sich etwas verändert.

• Landwirtschaft: den Zustand der Pflanzen einschätzen und Landwirten helfen zu entscheiden, wo Wasser und Pflege gebraucht werden.
• Wälder: Baumverluste, Wiederaufwuchs und frühe Anzeichen von Waldbrandgefahr erkennen.
• Wasser: Stauseen, Flüsse, Schneedecken und Küstenlinien im Lauf der Jahreszeiten verfolgen.
• Hochwasser und Katastrophen: betroffene Gebiete schnell kartieren, damit Einsatzteams wissen, wohin sie zuerst müssen.
• Städte und Karten: Straßenkarten aktuell halten und Planern zeigen, wie Orte wachsen.

Autonomie fern der Erde

Funksignale breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, also mit rund 300.000 km pro Sekunde. Das klingt nach einem Augenblick, bis die Entfernungen astronomisch werden. Eine Nachricht zum Mond braucht etwa 1,3 Sekunden. Eine Nachricht zum Mars braucht für eine Richtung etwa 3 bis 22 Minuten, je nachdem, wo sich die beiden Planeten gerade auf ihren Bahnen befinden.

Diese Verzögerung verändert, wie sich Maschinen verhalten müssen. Ein Rover auf dem Mars kann nicht darauf warten, dass ein Fahrer auf der Erde auf jeden Stein reagiert, und eine Sonde, die an einem fernen Mond vorbeifliegt, muss ihre Instrumente im entscheidenden Moment selbst steuern. Deshalb geben Ingenieure ihnen KI an Bord mit, die Hindernissen ausweicht, Fotomotive auswählt und das Gerät selbst schützt, während Menschen auf der Erde die Ziele festlegen.

Sie können die Zahlen mit dem Rechner für Signallaufzeiten im Weltraum selbst ausprobieren. Der Blogbeitrag über das Delegieren an KI fern der Erde beleuchtet, was diese Art von Vertrauen für die Menschen bedeutet, die solche Maschinen bauen und betreiben.

Flotten von Satelliten und Bodenstationen betreiben

Viele neuere Dienste setzen auf Konstellationen: Gruppen von Satelliten, die zusammenarbeiten, oft in einer niedrigen Erdumlaufbahn bis etwa 2.000 km über der Oberfläche. Ein Satellit in der Höhe der Internationalen Raumstation, rund 400 km über der Erde, umrundet unseren Planeten etwa 16-mal am Tag, und jeder Überflug über eine bestimmte Bodenstation dauert nur wenige Minuten.

Zu entscheiden, welcher Satellit wann mit welcher Antenne spricht und was er zuerst zur Erde senden soll, ist ein riesiges Puzzle. KI-gestützte Planungswerkzeuge helfen den Betreibern, es im Lauf des Tages immer wieder neu zu lösen. Andere Modelle beobachten Temperaturen, Energie- und Batteriewerte auf frühe Anzeichen von Verschleiß, damit Teams handeln können, bevor aus einem kleinen Fehler ein größerer wird.

Ordnung in den Umlaufbahnen

Je mehr Satelliten sich den Himmel teilen, desto wichtiger ist es zu wissen, wo sich alles befindet. Neben aktiven Raumfahrzeugen kreisen dort ausgebrannte Raketenstufen, ausgediente Satelliten und kleine Bruchstücke, die sich alle mit rund 7,8 km pro Sekunde bewegen.

KI hilft dabei auf mehreren Wegen. Sie kann Radar- und Teleskopbeobachtungen bekannten Objekten zuordnen, vorhersagen, wohin sich jedes davon bewegt, und einstufen, welche nahen Begegnungen Aufmerksamkeit verdienen. Ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision hoch genug, können Betreiber ein kleines Manöver planen, um einen Satelliten sanft aus dem Weg zu schieben.

Neuere Konstruktionen planen außerdem das Ende der Einsatzzeit eines Satelliten mit ein: Er wird abgesenkt, damit er sicher in der Atmosphäre verglüht, statt jahrzehntelang im Orbit zu verbleiben. Solche Sorgfalt hilft, viel genutzte Umlaufbahnen für alle nutzbar zu halten.

Entwerfen und Testen mit KI

Hardware für den Weltraum zu bauen ist teuer, und sobald sie im Orbit ist, lässt sie sich kaum noch reparieren. Deshalb testen Ingenieure ihre Ideen gründlich am Boden, und KI hilft, diese Arbeit zu beschleunigen.

Werkzeuge für generatives Design können leichtere Halterungen und Strukturen vorschlagen, die trotzdem die Anforderungen an die Festigkeit erfüllen. Mit Simulationen können Teams eine Mission in der Software viele Male durchspielen, bevor auch nur ein Stück Metall zugeschnitten wird. Ein digitaler Zwilling, also eine detaillierte virtuelle Kopie eines Raumfahrzeugs, die mit echten Daten aktualisiert wird, kann Betreibern helfen, einen Befehl vor dem Senden zu testen und eine Störung zu verstehen, nachdem sie aufgetreten ist.

Jede neue Technologie muss sich dennoch Schritt für Schritt bewähren. Der Explorer der Technologie-Reifegrade zeigt die neun Stufen von den Grundprinzipien auf dem Papier bis zu einem System, das sich im Betrieb bewährt hat.

Das Urteil bleibt beim Menschen

Bei allem Nutzen funktioniert KI im Weltraum am besten als sorgfältige Assistenz. Sie filtert, sagt voraus und macht Vorschläge, und an Orten fern der Erde handelt sie nur innerhalb von Grenzen selbstständig, die Menschen gesetzt haben. Entscheidungen mit echten Folgen, etwa einen Satelliten zu verschieben, einen Missionsplan zu ändern oder während einer Katastrophe auf Grundlage eines Bildes zu handeln, bleiben bei verantwortlichen Menschen.

Daraus ergeben sich gute Fragen dazu, wer für eine Entscheidung einsteht, wenn Software sie mitgeprägt hat. Das Video-Briefing zur Frage, wer für KI-Entscheidungen verantwortlich ist, geht ihnen in klarer, einfacher Sprache nach, und dieselben Überlegungen gelten, ob ein System in einem Büro steht oder im Orbit kreist.

Was KI und die Raumfahrtwirtschaft für langfristige Investoren bedeuten könnten

Eine hilfreiche Art, sich die Raumfahrtwirtschaft vorzustellen, sind Ebenen. Ganz unten liegen Raketenstarts, Satelliten und Bodenstationen. Darüber liegen die Daten und Dienste, die diese Anlagen möglich machen. KI bildet zunehmend eine weitere Ebene obendrauf und verwandelt rohe Signale in Antworten, die Landwirte, Versicherer, Planer und Forschende nutzen können.

Langfristige Investoren, die sich mit dem Sektor beschäftigen, achten oft darauf, wie diese Ebenen zusammenhängen. Unternehmen, die verlässliche Infrastruktur mit nützlicher Software verbinden, finden womöglich Kunden weit über die Raumfahrtbranche hinaus. Zugleich dauert der Bau von Hardware Jahre, die technische Unsicherheit ist real und Geschäftsmodelle finden noch ihre Form. Deshalb kommt es auf geduldiges Kapital und lange Zeithorizonte an.

Sie können diese Ebenen im interaktiven Explorer der Raumfahrtwirtschaft erkunden. Der Leitfaden zur Zukunft der Investitionen in den Weltraum zeigt, wie sich der Sektor verändert hat und worauf langfristige Investoren typischerweise achten.

Nicole Junkermanns Perspektive

Nicole Junkermann, Gründerin von NJF Holdings und deren Wagniskapitalsparte NJF Capital, investiert seit rund zwei Jahrzehnten an der Schnittstelle von Technologie, Gesundheitswesen, Medien und Innovation. Als Moderatorin des KI-Überblick-Podcasts verfolgt sie die Entwicklung der KI genau, und aus ihrer Sicht ist der Weltraum einer der Orte, an denen sich am deutlichsten zeigt, dass KI ein Werkzeug ist, das Menschen beim Entscheiden hilft, statt für sie zu entscheiden.

Sie vertritt seit Langem die Ansicht, dass geduldiges Kapital für Deep Tech entscheidend ist und dass dauerhafter Fortschritt auf Infrastruktur beruht, der Menschen vertrauen können. Wie sie auf ihrer Website schreibt: „Progress only matters if it is human led and human shaped.“ („Fortschritt zählt nur, wenn er von Menschen geführt und geprägt ist.“) Ihre weiteren Gedanken finden Sie in ihrem Ausblick auf Investitionen in den Weltraum.