NASA与Microchip正在测试一款有望改变航天器导航与数据处理方式的下一代处理器。

NASA正在测试一款为大幅提升未来航天器计算能力而设计的下一代宇航处理器。这款芯片由NASA与Microchip Technology合作开发，最终可能让航天器在没有地面指令的情况下处理海量数据并自主决策。

工程师表示，该处理器将改变NASA处理深空探索、行星着陆以及未来载人登月和火星任务的方式。在NASA位于加利福尼亚州的喷气推进实验室（JPL），早期测试显示该芯片的运行性能是目前宇航用抗辐射处理器的近500倍。

为深空而生

该处理器是NASA高性能航天计算项目（HPSC）的核心。与标准商用芯片不同，这一新系统必须能在强烈辐射、剧烈发射冲击和极端温度变化中生存，且多年不需维修。

作为一款片上系统（SoC），该硬件将多个主要计算功能集成在一个紧凑单元内，包括中央处理器、先进网络系统、存储器、计算卸载模块以及输入/输出接口。

其设计借鉴了智能手机和平板电脑中常见的紧凑架构，但NASA的版本针对深空任务进行了抗辐射加固——因为在深空中，电子故障可能导致航天器运行瘫痪。

“基于以往宇航处理器的技术积累，这一新型多核系统具有容错、灵活和高性能的特点。”NASA兰利研究中心（位于弗吉尼亚州汉普顿）“变革性发展计划”项目要素经理尤金·施瓦恩贝克说，“NASA对推进宇航计算能力的坚持，是技术成就与协作的胜利。”

NASA相信，该处理器最终将能支持航天器上的人工智能系统。这些系统可实时分析环境、规避危险并对突发状况做出反应。

计算能力飞跃

目前的航天器多使用陈旧处理器，因为现代芯片难以承受空间辐射。这一限制束缚了星载计算能力，迫使许多任务严重依赖地面处理。NASA的新芯片旨在打破这一瓶颈。

JPL的工程师已花费数月时间在模拟深空条件下对该处理器进行测试，芯片已通过了辐射暴露、热测试、冲击评估和电磁干扰评估。

“我们正在对这些新芯片进行严苛的测试——开展辐射、热和冲击试验，同时通过严格的功能测试评估其性能。”JPL高性能航天计算项目经理吉姆·巴特勒说。

辐射仍是最大技术挑战之一。来自太阳和深空的高能粒子会损坏航天器电子设备，迫使系统进入“安全模式”，关闭非必要操作。

NASA还利用高保真行星着陆模拟对芯片进行了测试。这些场景要求航天器几乎在瞬间处理海量传感器数据流。

“为模拟真实工况，我们使用基于真实NASA任务的高保真着陆场景，这类场景通常需要功耗极大的硬件来处理巨大体量的着陆传感器数据。”巴特勒说，“能够为支持NASA下一次巨大飞跃的硬件而工作，我们正处在一个激动人心的时刻。”

NASA于2022年选定Microchip Technology作为商业合作伙伴。该公司与NASA和JPL共同资助了自身的研发。

一旦获得航天认证，该处理器有望应用于轨道器、行星巡视器、载人栖息地和深空探测器。NASA也预期该技术将影响航空和汽车制造等地面产业。

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