航天器历来依赖于优先考虑生存能力而非性能的处理器。工程师们长期以来接受这种妥协，因为太空是一个苛刻的环境。辐射、极端温度、振动以及多年的任务都要求可靠性，而商业处理器无法提供这样的水平。这种范式可能即将改变。在 2026 年 5 月，美国国家航空航天局 (NASA) 宣布其下一代太空处理器，并进入加利福尼亚州南部喷气推进实验室 (JPL) 的测试阶段。该处理器是 NASA 高性能太空飞行计算 (HPSC) 项目的一部分，NASA 将其描述为一种辐射增强、高性能系统，旨在显著提高航天器的计算能力。在与微芯科技 (Microchip Technology) 的合作下，HPSC 将多核计算、高速网络、容错能力、AI 准备和安全性结合成一个单一的平台，旨在支持从地球轨道到深空的各种任务。微芯 PIC64-HPSC 有望将 NASA 的任务需求与商业航空航天需求相结合。NASA 预计，与当前的太空合格计算系统相比，HPSC 将提供超过百倍的每瓦特性能提升。在太空中，节省的每毫瓦电力都可以重新分配用于仪器、通信、移动系统或其他任务目标。然而，HPSC 不仅仅是为了加速航天器计算机。它还可以开启全新的太阳系探索方式。为什么太空需要一种新型计算机 在深空中，处理器错误可能危及价值数十亿美元的任务。来自太阳的高能粒子和宇宙辐射可以颠倒内存中的位，破坏计算，或损坏电子元件。为了在这些条件下生存，航天器计算机传统上牺牲性能以换取韧性。这种方法在过去几十年中为任务提供了良好的支持，但在满足当今太空探索需求方面变得越来越困难。未来的任务需要更多的自主能力、更复杂的科学仪器和更快的决策。HPSC 就是为了解决这一挑战而创建的。 什么是 HPSC？ HPSC 是一种 64 位多核片上系统 (SoC) 架构，专为太空飞行应用而设计。它包含缓存一致的多核处理、根据设计辐射增强的工程、容错操作能力和集成高速网络。辐射增强和辐射耐受的变种支持不同的任务类别。功能可以在不使用时关闭或置于低功耗模式。HPSC 支持来自地面计算环境的标准技术。其中包括虚拟化、人工智能和机器学习工作负载、PCIe 连接、计算扩展链接 (CXL)、以太网网络、时间敏感网络 (TSN) 和密码能力。该架构还包括一个集成的每秒 240 吉比特的 TSN 以太网交换机，使数据能够快速在传感器、仪器和机载计算系统之间移动。这有效地使 HPSC 能够同时充当未来航天器的计算引擎和网络骨干。 传输延迟的挑战 HPSC 的一个原因是航天器自主性的日益重要。随着任务越走越远，通信延迟变得越来越长。无线电信号大约需要 1.3 秒才能在地球和月球之间传输，但与火星的通信可能需要 4 到 24 分钟，具体取决于轨道位置。与木星周围的航天器的通信将需要更长的时间。这些延迟限制了任务控制人员实时完成的工作。在着陆等关键事件中，来自地球的人类指令可能导致错失机会或危险的结果。HPSC 更容易使航天器能够在当地处理信息并独立做出决策。未来的系统可以在机上评估情况，选择适当的响应，并继续不间断地操作，而不是将每个问题都发送回地球。 在太空中启用人工智能 在太空中部署 AI 面临独特的挑战。AI 系统需要大量计算资源来支持高级机器学习工作负载。HPSC 是专为 AI 和边缘计算应用设计的。配备 HPSC 的航天器可以在机上执行复杂的处理，而不是将收集的数据传输回地球进行分析。AI 模型可以识别地质上有趣的形态，识别潜在的危险，优先考虑采样位置，并动态调整探索计划。这有可能在减少操作开销的同时提高科学回报。一个例子是改善着陆和导航。通过同时快速分析多个传感器流，该处理器可以支持