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

几十年来，太阳物理学界一直相信一件事：太阳表面应该布满了细小的等离子体涡旋，它们由强磁场与持续流动的高温物质相互作用而生。这只是一个理论推演，谁也没真正看见过。

本周，位于夏威夷哈莱阿卡拉火山山顶的丹尼尔·井上太阳望远镜给出了确凿证据。这台目前全球最强大的太阳望远镜拍下的最新图像，首次呈现出所谓开尔文－亥姆霍兹不稳定性的实证——一个在一百多年前就被提出的物理预言。相关研究成果已发表于《自然》期刊。

一张“人眼所见”的太阳

美国国家航空航天局分享的这张照片，论视觉冲击力算不上最震撼的太阳影像，却是最接近人眼真实观感的一张——前提是眼睛能承受那种亮度。

此前流传最广的太阳照片，多来自空间观测设备在紫外或 X 射线波段的成像，呈现出蓝、绿、橙等浓烈色调。那些波长本就在人类视觉范围之外，颜色是后期赋予的。而这次拍摄使用的是可见光波段，于是画面呈现出一片由花瓣、漩涡和褶皱构成的地貌。

图像的分辨能力来自那面四米口径的主镜，它让太阳表面从“平滑”变成了“有纹理”。

花瓣状纹路是怎么来的

画面中那些形似花瓣的结构，正是开尔文－亥姆霍兹不稳定性的产物。

这个现象的成因并不复杂：当两股流体以不同速度相对运动时，交界面处的摩擦会让边界起皱，进而卷成一连串涡旋。它并非太阳独有——地球上风掠过水面时，或者云层之间发生剪切时，都能看到同样形态的波纹。

放到太阳上，参与运动的“流体”变成了等离子体流：气体被加热到原子失去电子的状态。科学家早就预期，在太阳的某些区域，这些等离子体流会像两股相撞的气流或水流那样卷出涡旋。

在此之前，可见光望远镜看到的太阳表面始终是一片近乎光滑的景象。井上望远镜依靠新的观测技术把细节推进了一大步，才让这些直径只有几十公里、不断生成又不断消散的小涡旋显形。它们一直都在那里，人类只是刚刚学会该怎么把它们看清楚。

意义不止于“拍得清楚”

美国国家航空航天局介绍，这张图像覆盖的范围大致相当于一个地球半径，是目前可见光波段分辨率最高的太阳影像。

真正的价值在后面。这些前所未有的细节，有助于弄清太阳如何把能量输送到外层，以及日冕温度究竟被什么改变。日冕之所以受关注，是因为它是日冕物质抛射的源头——正是这类现象引发地磁暴，威胁地面与轨道上的各类电子系统。

换句话说，一张看上去只是“更清楚”的太阳照片，指向的是一个相当现实的问题：如何更早、更准地预报可能干扰电网与通信的空间天气。

来源：WIRED（作者 Jorge Garay），研究论文发表于《自然》

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

一台「超广角」红外相机

罗曼望远镜以 NASA 首任首席天文学家的名字命名，搭载一台 3 亿像素的红外相机，单次能拍下约相当于哈勃太空望远镜 100 倍宽的天区。凭借这份视野，它预计能发现数千颗新行星、数万颗超新星，并极细致地巡测超过 10 亿个星系。

正因为它要「穿过」太阳系去观测更遥远的宇宙，望远镜在拍摄时也会顺带扫过大量小行星。这正是它盯防小行星的独特优势：别的设备要专门调头去找，罗曼却能在正常巡天中顺手捕捉。

空间望远镜科学研究所的 Bryan Holler 介绍，罗曼超大的视场与红外视力，能发现小至约 18 米长的小行星——差不多就是 2013 年在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸的那一颗。那次空爆释放了相当于 50 万吨 TNT 的能量，导致约 1500 人受伤。Holler 团队关于小行星探测的方案，将于 9 月在海牙的 Europlanet 科学大会上展示。

不过罗曼并非为找小行星而生。约翰斯·霍普金斯应用物理实验室的 Andy Rivkin 指出，望远镜当前软件会把「条纹」——无论来自宇宙射线、故障还是小行星——一律当作杂讯丢弃。天文学家需要专门回看这些条纹，把其中属于小行星的挑出来。即便如此，罗曼的强项在于与詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）互补：它能用红外一次性观测比 JWST 合理观测时间内多得多的小行星，并在需要时聚焦单颗——去年它就在追踪 2024 YR4 这颗一度「最危险」的小行星时发挥了关键作用。

望远镜组队守地球

NASA 行星防御协调办公室最担心的是 140 米（约 460 英尺）以上、轨道贴近地球的小行星：这类天体估计有约 2.5 万颗，刚过一半尚未被发现；一旦撞上城市，大半城区会瞬间被毁。更小的 50 米级近地小行星约有 23 万颗，找到的还不到一成。

这正是 2027 年即将发射的近地天体巡天望远镜（NEO Surveyor）的专长：它驻留于地球与太阳之间，用红外波段寻找地面望远镜看不到的暗弱小行星，几年内有望找出近地轨道中九成「城市杀手」级别的目标。而刚在智利启动十年巡天的薇拉·鲁宾天文台，预计将发现 8.9 万颗近地小行星。

罗曼不会像 NEO Surveyor 那样挑大梁，但当它忙着拍超新星与系外行星时，也在为全人类的行星防御出一份力——用 Holler 的话说，不同望远镜的略微视角差，能比「大家挤在同一个位置看」更快收窄小行星的轨道。当某颗疑似威胁被锁定，JWST 等后续设备便能接力追踪，为评估撞击威力、甚至规划偏转任务争取时间。

来源：MIT Technology Review

然而就在一片乐观情绪中，多位业内专家泼来一盆冷水：星舰身上最关键的一道难题——隔热罩，依然没有解决，而且现有技术路线可能根本走不通。

前 NASA 专家：这是条「死胡同」

「星舰当前的热防护系统，对于所有需要完全、快速复用的任务来说，都是一条死胡同。」丹·拉斯基（Dan Rasky）在接受科技媒体 Ars Technica 采访时直言。

这位专家的话很有分量：他曾在 NASA 艾姆斯研究中心研究热防护材料近四十年，还是 PICA 隔热材料的共同发明人——载人龙飞船的隔热罩用的正是这种材料。

与拉斯基一同发布分析报告的，还有前 NASA 宇航员查尔斯·卡马达（Charles Camarda），以及曾参与 NASA 事务评估的行业人士查尔斯·米勒（Charles Miller）。

第 13 飞的隐忧：白色条纹与裂纹

星舰腹部覆盖着约 1.8 万块陶瓷隔热瓦，用于抵御重返大气层时的高温灼烧。三位专家注意到，第 13 次试飞中掉落的隔热瓦确实寥寥无几，飞船也顺利完成受控再入和溅落——这无疑是进步。

但在 SpaceX 无人机拍摄的印度洋溅落画面中，隔热罩表面出现了多道明显的白色条纹，且全部起始于瓦片之间的接缝处，说明高温气体很可能已经渗入缝隙。画面中还能看到瓦片开裂、边缘破损的迹象。

问题在于：这样一块伤痕累累的隔热罩，下次发射前势必需要大量检查和翻修。这与「快速复用」的目标背道而驰——所谓快速复用，是指每艘星舰在几天或几周内就能再次起飞，而不是花几个月、耗费巨资翻新。

这正是 NASA 半个世纪前踩过的坑。航天飞机同样使用数千块轻质陶瓷瓦，虽然防热效果尚可，但每块瓦片飞行后都要逐一检查，复用成本高昂、周期漫长，「快速」二字始终无从谈起。

SpaceX 并非没有意识到问题

公平地说，SpaceX 对这一挑战心知肚明。星舰的不锈钢结构比航天飞机的铝结构更耐热，局部瓦片失效处可承受高达 800 摄氏度的高温，因此少量烧穿或许可以接受。

马斯克本人也多次公开承认难度。今年 2 月他在播客节目中表示，可复用隔热罩是星舰「剩下的最大难题」：「如果你想让它着陆、加注燃料、再次起飞，就不可能去费力检查 4 万块瓦片。」为此，SpaceX 在瓦片新材料配方、形状标准化等方面投入巨大，并在每次试飞中测试不同方案。

但三位专家认为，SpaceX 的方案只是航天飞机隔热瓦的「渐进式改良」，底层思路并无二致。这样的隔热罩足以支撑下一代星链卫星的部署，却难以满足每年数百到数千次低成本发射的需求——而月球和火星定居点、轨道数据中心、大规模天基太阳能，都建立在这样的发射频率之上。

三十年没人研究新材料

专家们还指出了一个更深层的问题：过去三十年，NASA 几乎没有对近地轨道再入（约 25 倍音速）热防护技术进行过实质性投入。星舰隔热罩的底层技术，全部源自航天飞机、国家空天飞机和 X-33 项目时代的积累。如今没有任何机构在认真研发面向轨道再入的新型先进热防护材料。

米勒透露，他在 2024 年底访谈多位 NASA 高级官员时被告知，基础研究管线中没有任何相关项目。不过多位现任和前任 NASA 研究人员认为，仍有一些颇具前景的技术方向值得探索。「基于这些情况，我们建议 NASA 设立一项新计划，投资 25 马赫热防护系统的研发和验证。」他说。到目前为止，这一建议尚未落地。

来源：Ars Technica（作者 Eric Berger，2026 年 7 月 27 日）