軍事衛星プログラムで勢いを増すデジタルツイン

Apr 12, 2023

ワシントン — デジタルツインは、宇宙業界の次なる目玉として長年宣伝されてきました。 テクノロジーは依然として進化していますが、この分野の企業は、複雑な衛星ネットワークを設計するためのデジタル エンジニアリング ツールに対する需要が高まっていると考えています。

デジタルエンジニアリングを開発する新興企業セダロ社の共同創設者兼最高経営責任者（CEO）のロビー・ロバートソン氏は、「われわれはついに、バズワードであり多くの冷笑的な見方を経験する流行語から、人々が真のニーズを感じるものへの転換点に到達した」と語った。宇宙システムに焦点を当てたソフトウェア。

バージニア州アーリントンに拠点を置く同社は 2016 年に設立されました。国防総省と NASA から中小企業研究賞で 300 万ドル近くを獲得し、ベンチャー キャピタルも調達しています。

ロバートソン氏は、衛星群の規模と複雑さにより、デジタルツインが必要不可欠になっていると述べた。 特に軍事プログラムの問題は、従来のデジタル設計ツールがデジタルツインとしてブランド名を変えて販売されていることだと同氏は述べた。

大型衛星群の計画と設計では、「仮想と物理を接続すると、人間では管理できないほどの複雑さを管理できる」と同氏は述べた。

ロバートソン氏は、国防総省が次世代の宇宙システムを計画する中、デジタルツインは軍事衛星プログラムで注目を集めていると述べた。

同氏によると、セダロのソフトウェアは、主要なシステム買収を監督する国防総省の要件組織によって使用されているという。 たとえば、ミサイル追跡衛星ネットワークのデジタル ツインは、意思決定者が衛星を取得する前に要件を微調整するのに役立ちます。

宇宙軍はデジタル ツインを使用して、軌道上の衛星に燃料を補給するテトラ 5 と呼ばれる実験を計画しています。 「これは、物理システムとともにデジタルツインの提供を必要とするプログラムの一例です」とロバートソン氏は述べた。

デジタルエンジニアリング向けAIプラットフォーム

元グーグルCEOエリック・シュミット氏が支援し、元国防総省調達担当官ウィル・ローパー氏が経営するイスタリと呼ばれるデジタルエンジニアリング新興企業の軍事宇宙プログラムも、対象顧客となっている。

イスタリの創設者兼最高経営責任者（CEO）のローパー氏は、モデリングやシミュレーションを通じてプラットフォームを設計、テストし、さらには認証することができれば、軍用機、人工衛星、その他のシステムの開発をより迅速かつ安価に行うことができると述べた。

軍事調達プログラムは、統合されたデジタル環境で連携していないさまざまな請負業者からのモデルやシミュレーションの寄せ集めに依存しているため、今日ではそれは不可能だと同氏は述べた。

Istari の AI プラットフォームは、モデルとシミュレーションの共通オペレーティング システムとして機能します。 そのアイデアは、所有者に関係なく、どのモデルもプラグ アンド プレイできるようにすることです。

ローパー氏は、宇宙軍はこの技術から本当に恩恵を受ける可能性があると述べた。 たとえば、衛星オペレーターは、エンジニアが設計しているのと同じモデルでトレーニングします。 これは真のデジタル スレッドとなり、エンジニアはユーザーからのリアルタイム データを使用して設計を常に更新および改善できるようになります。

「真の」デジタルツイン

ロバートソン氏は、顧客はマーケティングのバズワードやデジタルツインの複数の定義に圧倒されることが多いと述べた。 同氏は、これを「周回システムとその双子の動作が完全に同期する点に至るまで、そのライフサイクル全体を通して存在する物理システムの高忠実度の仮想表現」として説明しています。

セダロは4月、クラウドベースのデジタルエンジニアリングツールの更新版を発表し、懐疑論者にこのテクノロジーが単なる過大評価されたトレンドではないことを納得してもらえることを期待している。

「多くの人が宇宙システムのデジタルエンジニアリングの現状に失望しています」と彼は言う。 「ハードウェア テクノロジの複雑さと品質を劇的に改善するためにソフトウェアを使用していないため」、これは当然のことです。

国防総省の衛星プログラムは長年にわたり、独自のデジタル ツインを設計するために、社内のソフトウェア製品と数十年前の商用ソフトウェア製品の乱雑な組み合わせに依存してきました。 ロバートソン氏によると、これらのレガシー技術は、宇宙開発庁の地球低軌道アーキテクチャなど、軍が将来計画している大型衛星群に拡張することはできないという。

コンステレーションを計画するためのデジタル エンジニアリング

宇宙開発庁は、通信衛星の最新の募集で、宇宙開発庁がモデルを構築できるように、請負業者に衛星のデジタル表現を提出するよう求めている。 「彼らはデジタルツインを特に要求していなかった」が、その方向に進んでいるとロバートソン氏は語った。 「特定の組織にとってデジタルツインが何を意味するのかを調整できるノブはたくさんあります。」

国防総省にとって、運用衛星のデジタルツインを持つことは、「この技術の将来の応用において本当に最もエキサイティングなことだ」と同氏は述べた。

従来、人々はエンジニアリング シミュレーションを「ハードウェアを入手する前、物理システムを入手する前」の設計ツールとして考えていると同氏は付け加えた。

「しかし、デジタルツインの主な使用方法は運用であり、非常に高い忠実度でシステムをシミュレートすることで、使用方法を最適化し、軍事的な観点から脆弱性を発見し、予知保全を行うことができます。これがデジタルツインの仕組みです」他の業界でもよく使われています。」

デジタルエンジニアリングプラットフォームが防衛市場で存続するには、インターネットと同様に相互運用可能な環境でなければならないため、国防総省は単一のベンダーに依存しないと同氏は述べた。 さまざまなメーカーから衛星を購入する SDA のような組織は、互換性のないモデルやソフトウェア ツールに何百万ドルも支払う必要はありません。

宇宙軍内では、作戦のあらゆる側面にデジタル技術を導入する動きがあり、それにはデジタルエンジニアリングも含まれるだろうとロバートソン氏は述べた。

それがユーザーレベルで実際に何を意味するのかはまだ不明だと同氏は述べた。 「指導者たちは、我々はデジタルサービスになると言っていますが、彼らは特注のソフトウェアツールを提供する従来のプロバイダーに依存しています。」

国家宇宙試験訓練施設と呼ばれる新しいプログラムの下で、宇宙軍はデジタルエンジニアリングを含む多くの技術に関する業界の売り込みを求める予定である。

「デジタルツイン関連も含め、デジタルエンジニアリングのエコシステムやツールセットがすべて立ち上がっている」とロバートソン氏は語った。 「しかし、明確な勝者はいない。」

この分野では難しい決断が待ち受けている、と同氏は述べ、「これらすべての重複した冗長な取り組みが行われている。では、どれが運用上のクラウドエコシステムとなるのだろうか?」と述べた。

宇宙システム軍団は4月、デジタルエンジニアリング「米国宇宙軍とそのミッションパートナーが脅威に先んじることを支援するエコシステムプラットフォーム」を立ち上げる計画を発表した。

2025年に完成予定のこのデジタルプラットフォームは、「USSFエコシステム全体で既存のデジタルエンジニアリングの取り組みを統合するのに役立つ」。

サンドラ・アーウィンは、軍事宇宙プログラム、政策、技術、そしてこの分野を支える産業について書いています。 彼女は、NDIA の国防雑誌の編集者として、20 年近くにわたって軍、国防総省、議会、防衛産業を取材してきました。