2025中国人工智能学会系列白皮书⸺航天器智能精准运维2025.pdf

报告摘要

“自动化、自主化和智能化”是宇航领域技术发展的主体脉络，目前航天器的总体技术水平已经基本实现了自动化，正朝着全面自主化与智能化的方向发展，努力确保系统实现安全可靠稳定运行。故障是阻碍航天器安全可靠稳定运行的重要因素，是控制理论与航天技术在实际发展过程中面临的严峻问题。一方面，随着功能的多样化，航天器的规模复杂度日益增加，这大大增加了故障发生的概率；另一方面，空间环境十分恶劣，太阳活动、微小流星、太空垃圾等都会给航天器带来重大的安全隐患甚至是致命伤害。例如：美国的钱德拉X 射线天文台卫星（Chandra X-ray Observatory），由于太阳活动所引发的高辐射量而中止观测，如图1.1所示。因此，要实现安全可靠稳定运行，必须提高航天器的在轨生存能力。

达到一定水平时，若要继续提高，所需代价十分昂贵；更重要的是，可靠性描述的仅仅是概率意义下航天器正常工作的可能性，高可靠性不代表无故障。例如：以高可靠性技术闻名的日本，研制的“隼鸟” 小行星探测器（如图1.2所示）在完成采样任务之后，发动机、电池、姿态控制装置等发生了一系列的故障与技术问题，导致归期延迟3年。

特殊的运行环境决定了航天器这类特种高端装备无法像汽车、飞机等常规装备系统一样进行定期的维护与保养，一旦发生故障，对其进行在轨维修十分困难。因此，在保证零部件可靠性的基础之上，必须考虑可能发生故障的实际情况和难以在轨维修的客观条件，发展切实有效的运维技术来提升航天器的故障应对处理能力。