火星直升機機智號成功飛行，科技新報專訪計畫幕後推手高通

近期最熱門的天文新聞，就屬美國太空總署（NASA）旗下火星車毅力號（Perseverance）搭載的微型直升機機智號（Ingenuity）在火星進行數次成功離地飛行的消息了。機智號在火星離地飛行是人類史上首度在其他行星動力飛行，預計將成為未來設計相關設備的參考，為人類太空研究進展跨出重要一步。

機智號的關鍵系統是由美國太空總署與行動處理器大廠高通（Qualcomm）合作研發。據高通表示，機智號計畫自 2014 年啟動，目的在於噴射推進實驗室示範技術，展示自動駕駛飛機如何應用於太空探索、研究與資料收集，並為未來任務與設計參考。團隊必須將所有技術細節列入考量，包括負責操作直升機的處理器等。當噴射推進實驗室與高通聯繫，並討論藉由測試高通產品並拓展機智號自動飛行能力後，雙方進入合作開發階段。

參與計畫的高通業務拓展資深總監暨自動機器人、無人機和智慧電器負責人 Dev Singh 及高通政府技術事業部業務拓展資深總監 Chris Pruetting，接受《科技新報》專訪時表示，機智號在火星離地飛行，最關鍵在於當地嚴苛環境，還有必須花費數分鐘才能與地球聯繫的訊號傳輸時間，再加上機智號運作必須保持低功號，以讓大部分電力提供加熱器保持在火星寒冷低溫環境工作，這些因素都增加了研發難度。

以下為《科技新報》專訪 Dev Singh 及 Chris Pruetting 的內容：

問：這次合作籌畫多久？合作起源為何？美國太空總署為什麼會找高通合作？

答：機智號火星直升機計畫自 2014 年開發，為嚴格測試和創新的結晶。計畫是美國太空總署噴射推進實驗室的科技展示，在自動飛行下如何擴展對宇宙的探索，還有進行未來任務的研究，以及收集資料對未來相關產品設計提供參考。而整個計畫中，包含了直升機的處理器在內都因為相關技術問題而必須妥善設計。當噴射推進實驗室聯繫高通，希望利用高通的產品測試和擴展機智號火星直升機的自動性能時，我們非常高興與他們分享技術細節。

問：美國太空總署本身是否沒有相關技術，因此透過高通協助完成這項工作？雙方合作過程是否遭遇困難？如何解決困難？

答：雖然嚴苛的太空環境為火星操作直升機帶來獨特挑戰，但高通飛行平台能應付這些挑戰。最主要困難點是運作系統本身。由於訊號往返地球與火星間需要幾分鐘，因此不可能用遙控器控制直升機。相反的，直升機必須接收來自數百萬英里外的自動操作命令，可能延遲 3~22 分鐘。要如何操控就成了最大問題。

其次的挑戰是確保處理自動操作的系統有足夠計算能力，還同時低功耗。因火星直升機大部分功耗來自加熱器，確保直升機在嚴寒的火星夜晚能保持溫暖而持續運作。雖然高通飛行平台最初不是為太空飛行而設計，但確實有強大的自動操作功能，才能解決美國太空總署遇到的挑戰。

問：高通這次合作採用什麼新世代技術？獲得什麼寶貴經驗？又如何將經驗帶到未來商品化產品？

答：這次美國太空總署是利用高通商用飛行平台，就是高通 Snapdragon 801。這次飛行計畫，高通 Snapdragon 801 飛行平台計算效能超過以往所有太空船飛行過程運算數量的總和。

問：據記者所知，高通也將相關的晶片技術運用在許多領域，包括 AR / VR、汽車駕駛等，這些發展對高通未來發展有什麼幫助？高通的期待又是什麼？

答：現階段 Snapdragon 801 飛行平台可在一般家用 iRobot 真空吸塵器找到，也用於 skydio 無人空拍機。未來發展仍有許多方向，目前也在規劃。

問：美國太空總署與高通未來是否有進一步合作？大致內容為何？

答：2021 年 2 月 20 日，美國太空總署噴射推進實驗室繼續進行科技測試，之一就是向國際空間站（ISS）發送兩個高通旗下 Snapdragon 855 硬體開發包，以進一步證明在太空站商業科技運作的可行性。過去，噴射推進實驗室曾經考慮了許多應用和運算的解決方案，以拓展科學探索領域。而高通低功耗 Snapdragon 平台，可以為美國太空總署提供未來突破性的科技能力，因為它藉由更自主的管道在邊緣運算中進行數據收集和處理，以便可以在運作時做出關鍵決策，並且將獲得的數據發送回地球進行研究。

因為 Snapdragon 855 硬體開發包利用一個多核心晶片組，為服務器的人工智慧處理等技術提供廣泛軟體支援，同時還採用了一種全面的管道，以支援相關感測器和監視器，如此以因應未來噴射推進實驗室的任務執行。另外，透過啟用正確的科技解決方案，噴射推進實驗室更加能關注重要的科學發展能力。未來美國太空總署與高通還有更多合作計畫。

（首圖來源：NASA）