审核专家：陈虔

原北京航空航天大学教授

从嫦娥奔月、万户飞天的古老想象，到飞机、火箭、空间站成为现实，人类从未停止仰望天空。如今，人工智能正在加入这场探索。它不仅能帮助飞机安全飞行，还能参与火箭回收、卫星运行和火星探测，为航空航天装上更加聪明的“大脑”。

人工智能正在成为探索天空和宇宙的新助手

航空和航天有什么区别？简单来说，航空器主要在稠密大气层中飞行。飞机依靠机翼产生升力，同时要克服空气阻力。航天器则要冲出稠密大气层，进入接近真空的太空。国际上通常把海拔100千米附近的卡门线视为航空与航天的参考分界。环境不同，飞行方式和技术难题也不同，但它们都越来越需要人工智能的帮助。

对航空业来说，安全永远是第一位的。一架现代飞机拥有大量零部件和传感器，飞行过程中会不断产生发动机温度、机体振动、燃油消耗、飞行姿态等数据。过去，维修人员主要依靠手册和定期检查寻找故障。现在，人工智能可以分析长期积累的数据，发现人眼不易察觉的异常趋势，在零件真正损坏前发出预警。它就像一位随时为飞机“把脉”的体检医生，让维修从“出了问题再修”转向“提前发现、及时处理”。

在空中遇到复杂气流或突发天气时，飞行员需要迅速判断。智能系统能够综合雷达、气象和飞机状态信息，预测风险并提供操作建议。民航飞机早已广泛使用自动驾驶系统，但自动驾驶并不等于完全无人驾驶。面对超出程序预设范围的情况，人类飞行员仍然承担最终责任。未来更可靠的方式，是让人工智能与飞行员相互配合，各自发挥所长。

无人机的快速发展，还带来了一个新问题。如果未来成百上千架无人机同时执行快递运输、城市巡检和应急救援等任务，怎样避免天空“堵车”？地面汽车有道路和红绿灯，空中也需要看不见的航路、分层高度和通行规则。人工智能可以统一规划航线、预测飞行冲突、动态调整任务。当通信短暂中断时，无人机还应依靠摄像头、雷达等设备自主识别障碍，完成避让或安全返航。

进入太空后，智能系统的作用更加突出。火箭发射需要综合轨道、天气和设备状态选择合适窗口。可回收火箭在高速返回时，要连续感知自身位置和姿态，及时修正轨迹，才能准确降落。卫星进入轨道后，人工智能还可以帮助它管理能源、识别故障，并直接筛选和处理拍摄到的图像。这样，卫星不必把所有原始数据都传回地面，而能优先发送森林火灾、极端天气等重要信息。

深空探测尤其需要自主决策。地球与火星相距遥远，通信指令往返需要较长时间，火星车不可能每走一步都等待地面遥控。它必须自己辨认岩石、沙地和陡坡，规划安全路线，选择有价值的探测目标。在空间站附近，大量高速运动的太空碎片也构成威胁。依靠智能算法持续计算轨道和碰撞概率，航天器才能在必要时及时规避。

不过，人工智能并非万能。航空航天容错率极低，一个错误判断就可能造成严重后果。因此，算法必须经过严格测试，并为传感器失灵、数据偏差和未知环境准备备用方案。人工智能也不能脱离空气动力学、材料科学、自动控制和通信技术独立工作，更不能取代人的责任。

未来，空中出租车、太空机器人、空天飞机乃至更遥远的星际探测，都可能因人工智能而加速发展。它的真正价值，不只是让机器“自己飞”，而是把人的经验、飞行器的感知能力和计算机的速度结合起来，让我们看得更远、判断更快，也让每一次飞向天空和宇宙的旅程更加安全、高效。 

（本文整理自第968期首都科学讲堂）‍