在國(guó)際空間站的復(fù)雜環(huán)境中，一項(xiàng)突破性技術(shù)近日成功完成驗(yàn)證，為未來(lái)太空任務(wù)的自主化進(jìn)程注入新動(dòng)能。斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能導(dǎo)航系統(tǒng)，首次在真實(shí)太空?qǐng)鼍爸袑?shí)現(xiàn)機(jī)器人自主路徑規(guī)劃，標(biāo)志著軌道機(jī)器人技術(shù)邁入新階段。

實(shí)驗(yàn)以國(guó)際空間站現(xiàn)役的立方體自由飛行機(jī)器人"Astrobee"為載體，驗(yàn)證了新系統(tǒng)在狹窄艙道和設(shè)備密集區(qū)域自主導(dǎo)航的能力。該成果已在2025年國(guó)際空間機(jī)器人大會(huì)上正式發(fā)布，其核心突破在于解決了太空環(huán)境特有的計(jì)算約束與安全挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人馬爾科·帕沃內(nèi)教授指出，太空路徑規(guī)劃面臨雙重困境：一方面，星載計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力遠(yuǎn)低于地面設(shè)備；另一方面，微重力環(huán)境中的動(dòng)態(tài)不確定性要求更嚴(yán)格的安全保障。傳統(tǒng)地面算法直接移植至太空硬件時(shí)，往往因計(jì)算資源不足或響應(yīng)遲緩而失效。

為突破瓶頸，科研人員創(chuàng)新性地融合了序列凸規(guī)劃與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。他們首先構(gòu)建了基礎(chǔ)優(yōu)化框架，確保路徑規(guī)劃嚴(yán)格滿足安全約束條件。隨后通過(guò)數(shù)千次模擬訓(xùn)練，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會(huì)提供"經(jīng)驗(yàn)性初始解"，將傳統(tǒng)冷啟動(dòng)模式升級(jí)為智能熱啟動(dòng)模式。這種類比城市導(dǎo)航的優(yōu)化策略，使系統(tǒng)在復(fù)雜場(chǎng)景中的規(guī)劃效率提升50%-60%。

項(xiàng)目首席研究員索姆麗塔·班納吉博士解釋道："就像規(guī)劃跨城路線時(shí)優(yōu)先參考常用道路，我們的系統(tǒng)從歷史數(shù)據(jù)中提取有效模式，再結(jié)合實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。"地面測(cè)試階段，該系統(tǒng)在NASA艾姆斯研究中心的微重力模擬平臺(tái)已展現(xiàn)優(yōu)異性能，最終在國(guó)際空間站完成18組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每組均包含傳統(tǒng)方法與AI增強(qiáng)方法的并行驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在需要精確旋轉(zhuǎn)的狹窄通道穿越任務(wù)中，AI輔助系統(tǒng)的規(guī)劃耗時(shí)較傳統(tǒng)方法縮短近三分之二。更關(guān)鍵的是，整個(gè)過(guò)程無(wú)需宇航員持續(xù)干預(yù)，僅需完成初始設(shè)置與任務(wù)收尾，地面控制中心通過(guò)遠(yuǎn)程指令即可完成全流程監(jiān)控。

這項(xiàng)技術(shù)已獲得NASA技術(shù)就緒等級(jí)5級(jí)認(rèn)證，意味著其可靠性達(dá)到真實(shí)任務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。研究團(tuán)隊(duì)正開發(fā)基于Transformer架構(gòu)的下一代模型，旨在提升深空探測(cè)場(chǎng)景中的自主決策能力。隨著太空任務(wù)向遠(yuǎn)距離、高頻次方向發(fā)展，該技術(shù)有望大幅降低對(duì)地面遙操作的依賴，為構(gòu)建可持續(xù)的太空基礎(chǔ)設(shè)施奠定基礎(chǔ)。