现在，地球轨道上大约有16000颗活跃的卫星，但未来五年内可能会再发射多达70000颗卫星。（图片来源：F. Kamphues, ESO/M. Kornmesser）马丁·哈利威尔是NewSpace Capital的合伙人，这是世界上第一家专注于航天技术行业成长阶段公司的私募股权公司之一。他曾担任SES的首席技术官，负责从2011年至2019年的全球技术和研发。哈利威尔为Space.com的专家意见栏目撰写了这篇文章。目前，轨道上约有16000颗活跃卫星。市场情报公司Novaspace表示，在未来十年内，多达43000颗卫星将被建造和发射。其他公司，如高盛，认为在接下来的五年内可能会发射多达70000颗新低地轨道（LEO）卫星。确切的数字不如这些预测揭示的内容重要：卫星星座正在变得更加庞大。这是个好消息。太空是现代世界的重要推动力，影响到日常生活的几乎每个方面。但随着这些星座的扩大，人工操作员将越发难以管理它们。少量卫星可以从地面进行管理；几百甚至几千颗卫星则无法以同样的方式进行管理。这些卫星必须共享数据，避免相互干扰，满足客户需求的变化，并应对技术问题。有些决策必须在几秒钟内做出，而无需等待来自地球的指令。这就是为什么机载处理、自动化和人工智能变得举足轻重。卫星将需要在轨道上筛选和分析更多的信息，然后在人工操作员设定的明确限制内采取行动。机载处理人工智能的一个主要用途是处理轨道上的数据。目前，大多数卫星数据在被清理、分类和分析之前被发送回地球。例如，地球观测公司可能会收集大量图像以跟踪天气、农作物、灾害、土地使用或排放。他们必须在地面处理所有这些数据，才能向客户提供有用的信息。如果卫星能够在轨道上完成更多这方面的工作，那么它们可以仅发送却关键信息回来。这将降低成本并节省时间。在国防领域，速度可能决定结果，人工智能可以帮助人们更快采取行动。机载处理还可以减少对地面系统的依赖，这些系统本身可能会受到攻击或干扰。卫星仍然脆弱，但将一些分析移入轨道可以使整个系统更具弹性。一幅插图展示了SpaceX计划中的“Starmind”人工智能卫星在轨道上的样子。（图片来源：SpaceX）移动能力卫星必须能够识别模式、对变化作出反应并几乎实时地调整其计划。这使得它们非常适合采用人工智能。一个重要的用途是管理网络容量。卫星带宽的需求总是在变化。在繁忙时段、重大事件、灾区、飞机和船只上或在军事行动中，这种需求可能会上升。人工智能可以追踪这些变化，并决定卫星的波束应指向何处、每个波束应使用多少功率以及何时应将容量移动到其他地方。这将帮助卫星网络向最需要的地方传送更多的容量，而不是总是向同一地方发送相同的容量。这样做的结果将是更有效地利用卫星有限的功率和可用频谱。如果人工智能判断失误怎么办？障碍不仅在于技术，还在于法律和组织。大多数法律、合同、保险政策和操作规则都是为由人控制的系统而编写的。它们假设是某个指定的人做出每个重要决策。人工智能使责任变得不那么明确。如果一个人工智能系统将波束指向错误的地方，干扰了其他服务或造成了损害，可能很难决定谁应负责：卫星操作员、制造商或软件公司。操作员还必须决定他们愿意给予人工智能多少控制权。许多人乐于让人工智能提供建议。愿意让其在没有人类批准的情况下改变网络或移动容量的人则较少。因此，采用人工智能的过程可能是渐进的。操作员需要明确规则，规定哪些决策人工智能可以独立做出，哪些仍需经过人类批准。航天器设计和制造人工智能将影响的不仅仅是卫星的操作方式。它还可以帮助工程师更快地设计和制造它们。工程师可以利用人工智能编写代码、搜索技术文档、测试想法并提出设计问题的解决方案。它可以生成航天器结构、天线、电源系统、有效载荷或任务计划的初步版本。人类工程师仍然需要检查、测试和改进这些工作，但他们不必总是从头开始。这样能够缩短开发时间，降低成本。