洛·马发布2025 年十大“非凡”空间技术趋势

文摘   2024-12-09 07:01   北京  

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凡人导语:

洛·马最近发布了公司的2025年十大非凡空间技术,并介绍了公司的相关业务和项目,让我们一起来了解一下。


太阳系,空间领域都能以无数种方式利用变革性技术。这就是为什么洛克希德·马丁公司正在投资于差异化的能力和综合任务解决方案,以加速为客户带来成果,并重新构想空间如何连接我们。

以下是塑造卫星通信、遥感探测和太空探索未来的十大空间技术趋势:

  1. 人工智能/机器学习(AI/ML)

  2. 先进通信技术

  3. 卫星星座的增殖

  4. 互操作性和连接性

  5. 核空间推进和动力

  6. 通过空间数据连接领域

  7. 人类月球探索

  8. 气候和天气监测技术

  9. 基于空间的量子通信

  10. 先进制造技术


01

人工智能/机器学习(AI/ML)



人工智能/机器学习正被整合到轨道上和地面指挥与控制站的空间系统中。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·马丁公司有超过80个使用人工智能/机器学习的空间项目和计划。例如,我们已与NVIDIA合作,构建了一个由人工智能驱动的地球与空间观测数字孪生原型,该原型能够处理实时传入的天气数据,并显示天气预报模型中的当前全球环境条件。它展示了如何利用人工智能来展示高分辨率、准确且及时的卫星和传感器数据。

02

先进通信技术



5G(及更高版本)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,支持基于空间的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,并以更高的速度在全球范围内(甚至在最偏远的地区)传输更多数据。

洛克希德·马丁公司正在通过展示空间如何建立这种关键连接来推进这一能力。我们的5G.MIL®统一网络解决方案为所有领域的互操作、弹性和安全连接以及数据流提供了连贯的通信、边缘处理和先进网络能力。



此外,我们按计划将发射战术卫星(TacSat),这是一颗小型情报、监视和侦察航天器,它将在轨道上建立首个5G.MIL有效载荷。它将展示在卫星上进行数据处理的能力,而无需在空间站与地面站之间传输数据,从而为军事和商业用途铺平高速、低延迟连接的道路。


03

卫星星座的增殖


以往由少数几颗大型卫星支持的空间任务,现在正采用增殖的网络架构,这种架构在多个轨道上使用数百颗小型卫星。这些小型卫星通常成本更低、部署迅速,并且技术更新具有高度灵活性。当它们被用来组成大型星座时,能够增强面对威胁或未知异常时的韧性。

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,将提供全球范围内有保障、有韧性、低延迟的军事数据和连接。目前在轨和正在生产的资产正在为低地球轨道(LEO)的空间资产提供连接,并使用军事下行链路协议实现跨领域的接口。这些卫星在洛克希德·马丁公司的小型卫星处理与交付中心(SPD)进行组装、集成和测试,促进了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载不同类别的任务,并适应小型卫星开发的所有阶段。

此外,我们正在与美国太空军合作开发导弹预警架构,为中地球轨道(MEO)建造一颗导弹跟踪卫星,以便能够更贴近地球并跟踪比低地球轨道卫星更广泛的区域。


04

互操作性和连接性



对于未来的军事行动而言,集成是不可或缺的。偏重某一领域而最小化其他领域的单一领域战略充满了风险——这就是为什么必须认识到,所有系统都是一个包括陆地、海洋和网络在内的更大生态系统一部分的原因。

空中和太空是实现互操作性最关键的领域之一。空天一体化指的是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,这一点变得越来越重要。通过这种连接性,我们可以提供一个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,而空中资产则可以在需要时被调用,并根据最终用户的需求灵活调整。

为了继续加强这一迫切需求,洛克希德·马丁公司正在投资于将新系统连接到现有网络和架构的技术,以支持这种多领域的方法。我们正在自筹资金进行技术演示,以快速验证并展示在轨技术的成熟度,从而更快地交付关键能力。最终,空天一体化将成为一种方法,促进联合任务的开发、更快的情境感知和安全网状网络的建设,以共享关键任务数据,并大幅提升威慑价值。



05

核空间推进与动力



核空间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机动,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、更高效、更灵活的航天器旅行。

通过核热推进,我们期望通过高效推力大幅缩短旅行时间。超高温加压推进剂被导入喷嘴,产生强大的推力。核热推进带来的速度提升意味着诸如更长的发射窗口、船员受宇宙辐射暴露减少以及航天器能够更快到达目的地或携带更大质量等好处。

此外,我们正在为美国空军研究实验室(AFRL)的“在轨核能联合新兴技术供应”(JETSON)计划设计一套用于航天器的核电推进系统。该系统使用一个裂变反应堆产生热量,然后将热量传递给发动机以发电。JETSON计划是使用核电推进将人类送上月球、火星及更远星球的关键一步。


06

通过空间数据连接各领域



数据是一种战略资产。天基数据采集和处理技术使实时数据分析、决策和快速响应在各个领域成为可能。

全球定位系统(GPS)是世界上最受信赖的天基导航系统,全球用户近60亿。洛克希德·马丁公司的GPS IIIF卫星为全球的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,包括一个专为商用飞机安全设计的特殊信号。

2024年3月,洛克希德·马丁公司发射了Pony Express 2,这是一对搭载有四个有效载荷的12U小型卫星,它们提供战术通信、Ka波段交叉链路和网状网络、多波段射频感测以及高端中央处理器。这个符合NASA标准的延迟容忍网状网络展示了操作人员如何通过一系列卫星直接向战术边缘用户传输未被检测到的数据,从而保持稳定的连接。


07

人类月球探索



NASA目前正在努力实现在月球上建立人类基地的目标。阿尔忒弥斯任务将建立一个全球社区,推动新的月球经济,并激励下一代探索者。为了为这些未来的人类任务铺平道路,需要在交通、能源、资源利用和先进栖息地等方面取得技术进步。

在洛克希德·马丁公司,我们有一个水基月球建筑愿景。



随着我们探索太空、建立月球经济并在星辰之间永久可持续地定居,我们有一条清晰的前进道路,说明每一块基础设施将如何建立在下一块的基础上。

这一切始于安全地将人员和货物送往月球。我们正在开发猎户座飞船,这是唯一一艘能够穿越最危险环境运送宇航员的深空飞船。该飞船配备了为长期任务设计的生命支持系统、深空通信以及防止宇宙和太阳辐射的技术。

我们还在开发月球表面动力系统、月球移动车辆、可充气栖息地等,以实现月球的可持续发展,并为未来的火星任务提供一个发射平台。


08

气候与天气监测技术


天基遥感与地球观测系统为天气监测和气候智能提供了宝贵数据。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。

几十年来,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的地球静止轨道业务环境卫星(GOES)一直提供可靠的天气预报。洛克希德·马丁公司建造的GOES-R系列卫星提供了更加及时和准确的天气预报。它提供了关键的大气、水文、海洋、气候、太阳和空间数据,极大地增强了天气条件的检测和观测能力,有助于拯救生命和财产。

最近,我们代表NOAA从NASA获得了一份合同,负责开发和建造美国下一代天气卫星星座——地球静止轨道扩展观测(GeoXO)。



这些新卫星将在GOES-R系列的基础上增加对海洋和空气污染的观测。作为该星座的一部分,我们还将开发和建造下一代GeoXO闪电测绘仪(LMX)。LMX是一种单通道近红外光学仪器,能够检测和测量闪电,从而改进风暴分析和预测,并有助于检测可能产生龙卷风的风暴。


09

天基量子通信


量子通信利用光的量子特性提供安全、远距离的通信,对军事、政府和商业客户都有益处。

洛克希德·马丁公司正在开发量子算法,以提升量子计算机、遥感和通信的能力。我们正在对量子技术进行现场测试,有望在处理速度和每个光子的信息量方面取得显著提升。这项技术正引领着系统的发展,这些系统将使用更少的功率、处理更多的信息,并以更高的数据速率安全地传输这些信息。


10

先进制造技术



先进机器人技术、3D打印和基于光的制造等前沿技术提高了空间产品和服务的质量,同时降低了成本。



作为我们使命驱动的数字转型的一部分,洛克希德·马丁公司正在开发数字能力,以增强其业务运营和产品供应。其中一些技术包括:

增材制造或3D打印通过提供具有更高细节水平和更大设计机会的部件来提高效率。洛克希德·马丁公司的航天硬件组合中包含数千个3D打印部件。未来,增材制造有可能通过在轨制造替换部件、工具,甚至整个航天器组件来彻底改变空间任务。

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)通过交互式的3D全息表示将物理世界和数字世界融合在一起。我们使用AR/VR来更快地设计、构建和测试产品。这些先进的可视化技术减少了我们的开发和生产时间,提高了成本竞争力,并为客户提供了更快的交付速度。

自动化流程和机器人技术提高了我们工厂的生产率、准确性和一致性。例如,在我们的太阳能阵列制造中心,几乎每一步都添加了机器人自动化,如自动化电池装载站,它会扫描每个电池以确保质量和可追溯性,从而减少了90%的人工接触时间。


—END—




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