为什么 HPSC 对于太空探索来说很重要

2026 年 8 月 18 日 • 航空航天与国防 返回博客 为什么 HPSC 对于太空探索而言意义重大 航天器历来依赖于将生存能力置于性能之上的处理器。工程师们长期以来一直接受这种权衡，因为太空是一个无情的环境。辐射、极端温度、振动和多年任务要求的可靠性水平是商业处理器无法提供的。这种范式可能即将改变。 2026 年 5 月，美国国家航空航天局 (NASA) 宣布推出下一代太空处理器，并在南加州喷气推进实验室 (JPL) 进入测试阶段。该处理器是 NASA 高性能航天计算 (HPSC) 项目的一部分，NASA 将该项目描述为一种抗辐射的高性能系统，旨在大幅提高航天器的计算能力。 HPSC 与 Microchip Technology 合作构建，将多核计算、高速网络、容错、人工智能就绪性和安全性整合到一个平台中，适用于从地球轨道到深空的各种任务。 Microchip PIC64-HPSC 承诺将 NASA 任务需求与商业航空航天需求联系起来。 NASA 预计 HPSC 与当前符合太空要求的计算系统相比，每瓦性能将提高一百倍以上。在太空中，节省的每一毫瓦电力都可以重新用于仪器、通信、移动系统或其他任务目标。然而，HPSC 不仅仅是加速航天器计算机。它提供了探索太阳系的全新方法。为什么太空需要一种新型计算机 在深空，处理器错误可能会危及价值数十亿美元的任务。来自太阳和宇宙辐射的高能粒子可能会翻转内存中的位、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会牺牲性能以提高恢复能力。几十年来，这种方法一直很好地服务于任务，但支持当今的太空探索需求变得越来越困难。未来的任务需要更多的机载自主权、更先进的科学仪器和更快的决策。 HPSC 的创建正是为了解决这一挑战。什么是 HPSC？ HPSC 是专为航天应用而设计的 64 位多核片上系统 (SoC) 架构。它结合了缓存一致性多核处理、抗辐射设计工程、容错操作功能和集成高速网络。抗辐射和耐辐射变体支持不同的任务类别。不使用时，可以关闭功能或将其置于低功耗模式。 HPSC 支持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、Compute Express Link (CXL)、以太网、时间敏感网络 (TSN) 和加密功能。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，可实现传感器、仪器和机载计算系统之间的数据快速移动。这有效地使 HPSC 能够充当未来航天器的计算引擎和网络骨干网。通信延迟的挑战 HPSC 的原因之一是航天器自主性的重要性日益增加。随着任务距离地球越来越远，通信延迟变得越来越长。无线电信号在地球和月球之间传输大约需要 1.3 秒，但与火星的通信单程可能需要 4 到 24 分钟，具体取决于轨道位置。木星周围的航天器之间的通信还需要更长的时间。这些延迟限制了任务控制器可以实时完成的任务。在着陆等关键事件期间，来自地球的人类指令可能会导致错失机会或出现危险结果。 HPSC 更容易使航天器能够在本地处理信息并独立做出决策。未来的系统不必将每个问题都发送回地球，而是可以评估船上的情况，选择适当的响应，并继续不间断地运行。在太空中启用人工智能在太空中部署人工智能面临着独特的挑战。人工智能系统需要大量计算资源来支持高级机器学习工作负载。 HPSC 专为人工智能和边缘计算应用而设计。配备 HPSC 的航天器可以在船上执行复杂的处理，而不是将收集到的数据传输回地球进行分析。人工智能模型可以识别地质上有趣的地层，识别潜在的危险，确定采样位置的优先级，并动态调整勘探计划。这提供了以更少的运营开销增加科学回报的潜力。一个例子是关于改进着陆和导航。经过