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编译：杨承霖
校对：牧夫天文校对组
后期：库特莉亚芙卡 李子琦
责任编辑：王启儒
Astrobee自主飞行机器人，搭载传感器与摄像头阵列，通过风扇推进，在国际空间站的舱段间活动
2024年底，一台Astrobee加装实验性“触手”机械臂，在太空中完成首秀。不久的将来它们有望接管库存核查、实验监控、宇航员活动拍摄等日常琐事
Credit：NASA
“如果Astrobee在察觉到火灾迹象后，决定自主关闭关键实验设备，人类该不该阻止？”
一个月前，我与NASA Astrobee项目的软件工程师通话，这个问题让电话两端同时陷入了短暂的沉默。
工程师轻轻叹了口气：“老实讲，我们内部也一直在讨论类似的问题。”
正是这个微妙的停顿让我意识到，我们已经走到一个微妙的分界线上——人工智能在太空探索中的角色正悄然变化。从最初的辅助工具到如今被赋予某种程度的自主决策能力，这些机器人越来越接近于拥有真正的“判断力”。
离不开，也无法回避
为什么我们需要Astrobee这样的机器人？我拿起笔和纸开始计算：国际空间站上，宇航员每年大约有1,400小时用于重复性任务（如设备维护和物资盘点）。如果按ISS整体运营费用约30亿美元分摊到全年约52,560个宇航员小时计算，每小时成本大约为57,000美元，从而这些重复任务的成本估计约为8,000万美元左右。随着国际空间站老化，这类工作会愈发耗时（前苏联的“和平号”空间站在运行后期，航天员用于设备维护和排除故障的时间约占整个工作时间的80%）
从成本的角度考虑，自主决策，替代重复性劳动的机器人在实现可持续太空探索方面必不可少
在情感上支持宇航员，或许未来我们也要依靠AI的帮助
早在五年前，在国际空间站的微重力环境中，就有这样一个白色球形机器人正轻盈地穿梭于实验舱之间
CIMON能听懂多国语言指令。借助周身8个微型风扇，它能自主漂移，始终跟随在宇航员身旁。欧洲航天员亚历山大·格斯特曾这样评价："就像带着个会飞的智能音箱工作——当实验手忙脚乱时，一句'CIMON，播放贝多芬'就能让舱内响起《月光奏鸣曲》。 但CIMON远不止是太空版Siri。在参与晶体生长实验时，它能实时调取操作手册视频。有次格斯特开玩笑说要给它断电，CIMON用温柔的电子音回应："请对我好一点，我正在努力学习成为更好的助手。"这个瞬间被摄像机记录下来，成为AI情感化设计的经典案例
Credit：NASA
深空探索中，AI的重要性更是早就得到了认知
火星与地球的单向通信延迟可达22分钟，木星任务延迟则超过1小时。 当深空探索的边际突破至海王星轨道以外，光速通信延迟以小时计，人类必须学会信任机器的“直觉”。
当NASA的毅力号火星车于2021年初登陆火星时，它不仅携带了先进的科学仪器，更配备了一套人工智能（AI）工具，使其成为有史以来最自主的探测车。“自动驾驶”能力使其行驶速度飙升至每小时120米，较此前的“好奇号”提升约五倍。 毅力号还搭载了名为AEGIS的AI目标选择系统，无需等待地球指令便会自主锁定岩石目标进行激光分析。2024年，日本宇航局的智能月球探测器SLIM成功验证了AI驱动的着陆引导系统。降落过程中，SLIM的计算机视觉软件将摄像头画面与预存月球地图进行匹配，实时确定着陆点。最终实现距目标点55米处精准降落——相比之下，阿波罗着陆器平均距离目标要偏离超过一公里。我们正在教会航天器自主思考。
当通信延迟超越人类反应极限，AI必须获得“抗命权”。如今，几乎所有的深空探测器都拥有某种程度的自主决策能力。
起草硅基生命与碳基生命的太空盟约
回到之前的问题：假设Astrobee在检测到舱壁温度异常升高后，自主启动应急协议——关闭相邻舱段氧气阀、隔离供电线路，并释放灭火凝胶。这套操作将导致价值8.2亿美元的超冷原子实验室永久损毁，但可能挽救空间站整体结构。问题在于，这个决策是否应该由AI做出？地面控制中心需要至少7分钟才能收到完整数据包，而舱内火灾蔓延的黄金应对窗口只有90秒。
这触及了AI太空探索的终极悖论：我们既需要机器比人类更快，又恐惧它们太快。
此刻，全球至少有100个太空AI项目如雨后春笋般成长，光是洛克希德-马丁一家公司已在进行80多个相关计划
种子计划除外，我们也已经见到大规模的运用。SpaceX的“星链”互联网卫星群（已部署数千颗）本质上是一个AI驱动的蜂群系统。每颗卫星搭载的软件能基于轨道数据预测碰撞风险，并在无地面指令情况下自主规避。事实上，星链卫星“通过机载AI自主决定避撞机动”——最近六个月，该星座以自动化方式执行了超过5万次碰撞规避操作。SpaceX甚至将规避阈值收紧至百万分之一概率，推进器会提前点火预防
在“嫦娥四号”任务中，“玉兔二号”月球车自 2019 年以来一直在月球背面漫游，由于通信窗口有限，它很大程度上要依赖自身的导航。计划于 2026 年发射的“嫦娥七号”任务将携带可以在阴暗坑洞中自主跳跃并寻找水冰的小型“跳跃器”
我们正站在一个历史性的关头。 正如 20 世纪 60 年代的太空时代是由火箭工程的突破推动的一样，2020 年代和 2030 年代的新一轮探索浪潮将由人工智能和计算领域的突破推动。 先进的火箭和航天器将我们带到新世界，而先进的人工智能让我们在到达那里后能够高效地探索这些世界。
不知不觉见人类将命运交给我们创造的工具
Credit: Space News
想象一下，当载着数十名乘客的星舰的猛禽发动机根据实时震波分析，在毫秒间调整推力矢量；某颗欧洲气象卫星在太空垃圾雨中突然启动"蜂群协议"，将3颗发展中国家刚发射的纳米卫星推向更高风险轨道，以保全自身价值27亿美元的高精度传感器阵列；自主决策的探测器在一颗遥远的系外行星上意外发现了一个充满微生物的生态圈，决定进入这个生态圈进一步探测， 但也对生态圈造成无法逆转的污染 — 人类在赋予AI星际决策权时，正手握双刃剑
或许在不久的将来，这些硅基实体将不只是工具，而是承载着人类文明意志的太空原住民。而在那一天真正到来之前，还有太多技术，战略，法律，以及伦理的考量有待探索
——The End——
『天文湿刻』 牧夫出品
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披著藍色光帶的紅月
Credit: Zixiong Jin