文章发表于2025-02-28 09:49:47，归属【科技前沿】分类，已有270人阅读
太空将我们所有人紧密相连。它是连接我们的技术、安全以及人类社会的重要纽带。从互联网连接到空中交通管制，再到军事行动，数十亿人每天都依赖着太空。
太空领域使变革性技术得以在众多方面发挥作用，无论是在战场上，还是在探索太阳系的征程中。
以下是塑造卫星通信、遥感和太空探索未来的十大太空技术趋势：
1. 人工智能 / 机器学习（AI/ML）
人工智能 / 机器学习正融入太空系统，包括在轨设备以及地面指挥与控制中心。它提高了决策速度，实现了自主操作，并增强了态势感知能力。
目前，洛克希德・马丁公司有 80 多个太空项目正在使用人工智能 / 机器学习技术。例如，该公司与NVIDIA 合作构建了一个由人工智能驱动的地球与太空观测数字孪生模型原型，该模型能够处理实时传入的气象数据，并通过天气预报模型展示当前全球环境状况。这展示了人工智能如何能够高分辨率、准确且及时地呈现卫星和传感器数据。
2. 先进通信
支持 5G（及更先进）的网络带来了更可靠、更高吞吐量和超低延迟的连接。在不久的将来，支持天基 5G 网络的卫星星座将在太空中管理数据，无缝集成更多设备，并在全球范围内，甚至是最偏远的地区，以更高速度传输更多数据。
洛克希德・马丁公司正在通过展示太空如何实现这种关键连接来推进这一能力。该公司的 5G.MIL® 统一网络解决方案为跨所有领域的互操作、弹性和安全连接及数据流，提供了一体化通信、边缘处理和先进的网络功能。
此外，该公司按计划将发射战术卫星，这是一颗小型情报、监视和侦察航天器，它将搭载首个在轨的 5G.MIL 有效载荷。它将展示卫星上的数据处理能力，而无需在太空与地面站之间中继数据，为军事和商业用途的高速、低延迟连接铺平道路。
3. 分布式卫星星座
过去，太空任务通常由少数几颗大型卫星支持，而现在正采用分布式网络架构，该架构在多个轨道上使用数百颗小型卫星。这些小卫星通常成本更低、部署迅速，并且在技术更新方面具有高度灵活性。当它们组成大型星座时，面对威胁或意外异常情况时，能展现出更强的适应性。
洛克希德・马丁公司正在支持太空发展局（SDA）的传输层，这是一个卫星星座，将在全球范围内提供有保障、可靠且低延迟的军事数据和连接。在轨及当前生产中的资产，正通过军事下行链路协议，为近地轨道（LEO）的太空资产提供连接，并实现跨领域对接。这些卫星在洛克希德・马丁公司的小型卫星加工与交付中心（SPD 中心）进行组装、集成和测试，有助于实现大规模生产和灵活性。事实上，六条可扩展的并行装配线可以同时承接不同类型的任务，并适应小型卫星开发的各个阶段。
此外，该公司正在与美国太空部队合作开展导弹预警架构项目，为中地球轨道（MEO）建造一颗导弹跟踪卫星，使其相比近地轨道卫星能更靠近地球观测，并跟踪更广阔的区域。
4. 互操作性与连接性
集成是未来军事行动的基本要求。单一领域战略，即偏袒某一领域而忽视其他领域，充满风险。因此，认识到所有系统都是包括地面、海洋和网络在内的更大生态系统的一部分至关重要。
空中和太空领域是实现互操作性的一些最关键领域。空天集成是指这些系统之间无缝且高效的交互，随着我们越来越依赖无人机（UAV）、卫星和其他技术，这一点变得愈发重要。通过这种连接，我们能够提供一种整体大于部分之和的解决方案。例如，太空可以提供持续覆盖，而空中资产可在需要时被调用，并根据终端用户需求灵活调整。
为了持续强化这一关键需求，洛克希德・马丁公司正在投资能够将新系统连接到现有网络和架构的技术，以支持这种多领域方法。最终，空天集成将成为一种促进联合任务发展、加快态势感知以及实现安全网状网络以共享关键任务数据并大幅提升威慑价值的途径。
5. 核太空推进与动力
核太空动力和推进系统提高了效率，减少了燃料消耗，并延长了任务持续时间，使航天器能够在地球轨道之间运行，并拓展星际旅行。
洛克希德・马丁公司正在开发新的推进技术，包括核热推进（NTP）、核电推进（NEP）和裂变表面动力（FSP），以实现更快速、高效和灵活的航天器飞行。
对于核热推进，我们期望通过高效推力大幅缩短旅行时间。超热加压推进剂通过喷嘴喷出，产生强大推力。核热推进带来的速度提升意味着诸多好处，如更长的发射窗口期、减少机组人员暴露于宇宙辐射的时间，以及航天器能够更快抵达目的地或携带更大质量的载荷。
6. 通过太空数据连接各领域
数据是一种战略资产。天基数据收集和处理技术实现了跨所有领域的实时数据分析、决策制定和快速响应。
全球定位系统（GPS）是世界上最受信赖的天基导航系统，全球有近 60 亿用户。洛克希德・马丁公司的 GPS IIIF 卫星为全球关键民用基础设施和军事行动提供了下一代定位、导航和授时（PNT）能力，包括用于商用飞机安全的专用信号。
2024 年 3 月，洛克希德・马丁公司发射了 “小马快递 2 号”，这是一对 12U 小型卫星，搭载了四个有效载荷，分别提供战术通信；Ka 波段交叉链路和网状网络；多频段射频传感；以及一个高端中央处理器。这个符合美国国家航空航天局（NASA）标准的容迟网状网络，展示了操作人员如何通过卫星星座中继数据，在不被察觉的情况下与战术前沿用户保持可靠连接。
7. 人类月球探索
美国国家航空航天局（NASA）目前正致力于在月球上建立人类存在。阿尔忒弥斯任务将建立一个全球合作体系，推动新的月球经济发展，并激励下一代探索者。为这些未来的载人任务铺平道路，需要在运输、动力、资源利用和先进栖息地等方面取得技术进步。
洛克希德・马丁公司正在开发猎户座飞船，这是唯一一款能够在最危险环境中运送宇航员的深空级航天器。该飞船配备了诸多技术，如为长期任务设计的生命支持系统、深空通信以及对宇宙和太阳辐射的防护。
8. 气候与气象监测技术
天基遥感和地球观测系统为气象监测和气候情报提供了有价值的数据。这些数据还可用于模拟恶劣天气，以便科学家更好地了解这些事件可能对日常生活和军事行动产生的影响。
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的地球静止业务环境卫星（GOES）几十年来一直在提供可靠的天气预报。洛克希德・马丁公司建造的 GOES - R 卫星系列提供了更及时、准确的天气预报。它提供了关键的大气、水文、海洋、气候、太阳和太空数据，极大地增强了对天气状况的探测和观测能力，有助于挽救生命和保护财产。
9. 天基量子通信
量子通信利用光的量子特性，为军事、政府和商业客户提供安全的长距离通信。
洛克希德・马丁公司正在开发量子算法，提升量子计算机、遥感和通信的能力。该公司正在对量子技术进行实地测试，在处理速度和每个光子携带的信息量方面都取得了进步。这项技术正推动系统实现显著降低功耗、处理更多信息，并以更高数据速率安全传输信息。
10. 先进制造
先进机器人技术、3D 打印和光基制造等前沿技术在提高太空产品和服务质量的同时，也降低了成本。
作为以任务为导向的数字化转型的一部分，洛克希德・马丁公司正在开发数字能力，以提升其业务运营和产品供应。其中一些技术包括：
（1）增材制造（3D 打印）：通过提供更高细节水平和更多设计可能性的部件，提高了效率。洛克希德・马丁公司的太空飞行硬件产品组合中有数千个 3D 打印部件。未来，增材制造有可能通过实现在轨制造替换部件、工具甚至整个航天器组件，彻底改变太空任务。
（2）增强现实（AR）和虚拟现实（VR）：通过交互式 3D 全息表示，融合了物理和数字世界。洛克希德・马丁公司使用 AR/VR 更快地设计、制造和测试产品。这些先进的可视化技术缩短了开发和生产时间，提高了成本竞争力，并为客户加快交付速度。
（3）自动化流程和机器人技术：提高了整个工厂的生产力、准确性和一致性。例如，在洛克希德・马丁公司的太阳能电池阵列制造中心，几乎每个步骤都增加了机器人自动化，如自动电池装载站，减少了 90% 的人工操作时间。