逐梦空天：AI技术引爆航天新纪元

逐梦空天：AI技术引爆航天新纪元

2024年9月24日，全球首颗AI大模型科学卫星成功发射入轨，标志着人工智能与航天技术的融合迈入新阶段。这颗卫星不仅具备传统卫星的数据采集功能，更重要的是，它能够在太空中自主处理和分析数据，为地面提供更有价值的信息。这一突破性进展，预示着AI技术正在为航天领域带来革命性的变革。

在航天器设计领域，AI技术的应用正在改变传统的工作流程。美国国防高级研究计划局（DARPA）资助的METALS项目，汇聚了麻省理工学院、卡内基梅隆大学和利哈伊大学的研究力量，致力于开发创新的涡轮机械设计工具和测试方法。该项目特别关注成分梯度合金的应用，这种材料能够在极端环境下保持优异的力学性能，显著提高发动机的可靠性和可重复使用性。

生成对抗网络（GAN）和变分自编码器（VAE）等AI技术的引入，使得设计师能够优化多材料结构，提升设计灵活性和效率。同时，增材制造技术的应用为航空航天行业提供了新的可能性，减少了材料浪费并提高了生产效率。

在中国，航天科技集团十一院空气动力科学中心的研究团队正在积极探索人工智能与空气动力学的融合。许亮研究员提出了一种内嵌物理约束的多介质流体耦合作用神经网络模型，该成果发表在国际SCI期刊《计算科学杂志》上。研究团队认为，依靠人工智能，或许是航天工作者应对未来挑战的关键。

AI技术的应用，使得卫星具备了更强的自主决策能力。在复杂的太空环境中，信号传输延迟长，实时地面操作变得困难。AI大模型的应用为卫星提供了自主性。当卫星与地面联系较慢或需要处理复杂的新任务时，AI大模型能够指导卫星进行自主决策和调整，确保任务的顺利完成。

此外，通过AI技术，多个卫星可以形成一个星座联合体，利用群体智能进行复杂的操作。这种协同不仅提高了卫星的工作效率，还增强了卫星系统的整体稳定性和可靠性。例如，NASA的灾害项目通过一系列遥感技术，为应对工作提供了多维度的数据支持。在飓风“艾达”影响期间，NASA灾害项目提供了多种遥感产品和模型，包括土壤湿度变化、植被变化、累计降水、洪水监测以及夜间光照变化等信息。

AI技术在灾害监测与响应中的应用，展现了其巨大的社会价值。NASA跨部门实施和先进概念小组（IMPACT）利用人工智能与NASA卫星图像，监测飓风过后屋顶上蓝色防水布的数量，从而评估当地社区被破坏的严重程度。这些及时且可访问的信息可以帮助受灾社区降低风险、提高响应能力、加快恢复并建立应对灾害的韧性。

在开放科学支持下，NASA和科技公司IBM正在开发5个基于NASA海量卫星数据资源库训练的开源AI基础模型，其中，地理空间大模型Prithvi的应用包括洪水风险识别、作物产量预测以及气候预测等。NASA首席科学数据官表示，通过开放科学与AI的结合，NASA不仅推动了科学前沿的发展，更发挥了显著的社会效益。

中国在AI与航天技术的融合方面也取得了重要进展。航天科技集团十一院空气动力科学中心的研究团队正在积极探索人工智能与空气动力学的融合。许亮研究员提出了一种内嵌物理约束的多介质流体耦合作用神经网络模型，该成果发表在国际SCI期刊《计算科学杂志》上。研究团队认为，依靠人工智能，或许是航天工作者应对未来挑战的关键。

然而，将AI应用于空气动力学领域仍面临技术成熟度低、模型通用性和准确性难以保证等挑战。研究团队需要不断试验和优化AI模型，以适应空气动力学的复杂特性。此外，研究团队还需要具备跨学科的知识和视野，将AI技术与空气动力学深度融合，创造出真正具有实用价值的研究成果。

AI技术正在为航天领域带来前所未有的机遇。从设计制造到在轨运行，从数据处理到灾害响应，AI的应用场景日益广泛。随着技术的不断进步，我们有理由相信，AI将成为航天工作者的得力助手，开启航天新纪元。