站在「机智号」的肩膀上

SkyFall 由 NASA 喷气推进实验室（JPL）与无人机厂商 AeroVironment 联合研制，后者也正是 2021 年随「毅力号」登陆、首开地外飞行先河的「机智号」（Ingenuity）的研制方。「机智号」原定 5 次试飞，最终飞行 72 次，直到 2024 年初因硬着陆停飞。SkyFall 在此基础上放大：单机约 2.5 公斤（机智号 1.8 公斤），换装更大旋翼以承载更重载荷。

「天落」机动：不靠着陆平台

与「机智号」搭载在巡视器腹下不同，SkyFall 直升机将在接近火星时与 SR-1 Freedom 飞船分离，裹在防热罩内冲入大气，再依靠自身动力自主着陆——这套被称为「SkyFall maneuver」的投放方式，让直升机不再依赖着陆器或巡视器就能抵达火星表面，从而打开新的发射窗口与成本区间。

科学载荷与突破

每架直升机将携带相机与大气传感器，并配备探地雷达以搜寻火星浅层地下水冰，呼应 NASA「循水而行」的长期策略。为在仅及地球 1% 密度的火星大气中获得升力，旋翼需高速旋转；今年早些时候的地面测试中，SkyFall 尺寸旋翼叶尖速度达到 Mach 1.08（超音速）而未受损，打破了「机智号」为防叶片碎裂而刻意压低转速的限制。

背景：火星计划转向「商业采购」

NASA 取消了成本膨胀的火星采样返回任务（独立估算高达约 110 亿美元），行星科学预算连年下滑，新策略越来越像探月那样「购买商业服务」。SkyFall 正是「便宜、可达成」路线的代表。对中国读者而言，这类自主着陆、超音速旋翼与中继通信的技术思路，也为深空探测的无人机化提供了参考。

现役航天器长期沿用多年前的老款芯片，原因是它们能在太空的极端环境中稳定工作。代价是算力有限：如今的火星车，其处理能力大约只相当于 1990 年代中期的台式机。对于简单任务够用，却无法支撑实时决策。

为什么非换不可

航天探索里，通信延迟是绕不开的障碍。地球与火星之间，一个信号单程最长可能要走上 24 分钟。航天器若每次决策都要等地面指令，宝贵的时间就白白耗费在往返路上。来自太阳和星际空间的高能粒子还会翻转芯片里的比特，甚至让航天器进入「安全模式」，关闭非必要操作。提升星上算力，让探测器自行分析土壤成分、在崎岖地形中选择路线、独立管理关键系统，成为远距离任务的刚需。

500 倍从何而来

HPSC 的设计目标是把算力较现役航天计算机提升 100 倍。不过在喷气推进实验室（JPL）的测试中，早期结果远超预期。自 2026 年 2 月启动的一系列辐射、高低温与冲击测试中，这块芯片运行符合预期，实验室基准显示其性能达到现役辐射加固部件的约 500 倍。

测试启动时，团队发出了一封主题行写着「Hello Universe」（你好，宇宙）的邮件，向早期计算机开发中流行的测试消息致敬。

关键规格

这块处理器基于开源的 RISC-V 指令集，内置八个应用处理核心，采用辐射加固设计，可承受深空中的高能粒子与剧烈温差。它是一颗系统级芯片（SoC），把中央处理器、计算卸载单元、先进网络单元、内存与输入输出接口整合在掌心大小的空间里，并兼容 Linux 与 RTEMS 系统。

该项目由 NASA 兰利研究中心的「改变游戏规则发展计划」（Game Changing Development）管理，JPL 与 Microchip 自 2022 年结为合作伙伴共同推进。JPL 的 HPSC 项目经理 Jim Butler 与兰利的项目元素经理 Eugene Schwanbeck 都公开谈及了这块芯片的意义。

能带来什么

更高的星上算力意味着航天器可以在本地运行先进的导航算法、实时图像处理与机器学习推理，减少对地面通信的依赖，也压低昂贵的天地数据传输成本。NASA 计划把 HPSC 用于地球轨道飞行器、行星表面巡视器、载人居住舱与深空任务，并支持阿尔忒弥斯（Artemis）月球计划与未来火星任务。Microchip 还将把这项技术适配到航空、汽车制造等地面行业。

来源：NASA JPL / Aerospace Testing International

电力余量已经薄如刀刃

旅行者 2 号与它的孪生兄弟旅行者 1 号都在 1977 年发射升空，两者的动力来源是一种被称为放射性同位素热电发生器的核电池，靠钚衰变产生的热量发电。问题在于，这套系统的输出功率每年都在稳定衰减——两艘探测器各自每年要损失约 4 瓦电力。

面对这种只减不增的电力预算，工程团队近期通过关闭若干非科学类设备、改用「更低功耗的替代方案」来压缩旅行者 2 号的用电需求。这些替代方案的效果仍足以在远离太阳的极寒环境中维持探测器机体的温度。

「航天器的电力余量已经变得薄如刀刃，团队必须通过关停非必要的设备和系统来节省能源。」负责该任务的 NASA 喷气推进实验室在一份声明中这样描述。

十台仪器，如今只剩三台

电力衰减对科学产出的影响是实打实的。仅 2024 年以来，两艘探测器就各自关闭了两台科学仪器。其中一部分是在几十年前完成了历史性的行星飞掠任务后功成身退，另一些则纯粹是因为供电不足而被迫下线。

两艘探测器发射时各搭载 10 台仪器，如今旅行者 2 号只剩下 3 台还在工作。按原本的评估，其中一台今年晚些时候也保不住了。而这次电力调整带来的转机是：三台仪器都能「至少再运行一年」。

旅行者 1 号将在「未来几个月内」接受同样的「Big Bang」电力改造。由于它比孪生兄弟飞得更远，与地面之间的通信也更为漫长——向任意一艘探测器发送的信号，单程需要接近 24 小时，也就是一个光日的距离。目前旅行者 2 号距离太阳约 142 个天文单位（即日地距离），旅行者 1 号则接近 171 个天文单位。

一场持续近半个世纪的远征

两艘探测器当年之所以选在 1977 年发射，是为了抓住外太阳系气态巨行星罕见的排列时机——按距太阳由近及远，依次是木星、土星、天王星和海王星。两艘探测器都先后飞掠木星与土星，拍下了这些行星及其卫星前所未有的影像。

随后任务出现分岔：旅行者 1 号被引导飞向太阳系黄道面之上，旅行者 2 号则继续前行，掠过天王星与海王星，成为迄今唯一近距离观测过这两颗冰巨星及其卫星的航天器。它最后一次行星飞掠发生在 1989 年。

至今，两艘探测器仍在从星际空间向地球回传科学数据。旅行者 1 号于 2012 年穿越日球层顶进入星际空间，旅行者 2 号则在 2018 年完成同样的跨越。目前旅行者 1 号是人类飞得最远的航天器，据 NASA 数据，它与地球的距离约为 159 亿英里（约 255 亿公里）。

来源：Space.com（记者 Elizabeth Howell）、NASA 喷气推进实验室