美国宇航局的无人驾驶猎户座飞船将得到《星际迷航》启发的通信系统的帮助

今天早上，阿尔忒弥斯 1 号飞船原本要执行登月任务，但由于发动机问题，飞行遭遇挫折，已被推迟。如果这艘巨大的太空发射系统 (SLS) 真的起飞，那么这次无人驾驶测试任务将推动 NASA 的阿尔忒弥斯计划向前发展，该计划旨在最终让宇航员重返月球。用于测试的 SLS 上的航天器猎户座 (Orion) 不会搭载任何人类，但洛克希德马丁、思科和亚马逊三家公司已联手组装一个技术包，可以为 NASA 提供有关机上情况的更多信息。

该项目名为“Callisto”，历时四年。该项目于今年早些时候向公众宣布。此次演示将测试 Alexa 是否可用于控制某些航天器功能（如灯光）或免提获取遥测数据，以及 Webex 是否可用于为视频会议等建立安全稳定的连接。

让我们来看看这些公司是如何让他们的受《星际迷航》启发的技术为太空做好准备的。

太空中的 Beta 测试

对于思科和 Alexa 团队来说，在 2018 年 9 月洛克希德马丁公司向他们提出了这个想法之后，他们制定了一个计划，并于 2019 年开始正式工作。从那时起，两个团队都提出了设计方案，解决了硬件和软件方面的问题，并进行了最后的润色。

“当我开始与洛克希德马丁公司合作时，我觉得很有趣的一点是，他们对这个项目的态度非常以客户为中心，”Alexa 首席语音用户体验设计师贾斯汀·尼古拉斯说。“宇航员在太空中的时间非常宝贵，而且非常有计划，他们想让他们尽可能高效。他们正在寻找宇航员与航天器互动的不同方式。语音就是其中一种机制。”

从一开始，我们的目标就是让最终用户（宇航员）的生活更轻松、更安全、更愉快。尼古拉斯将目前的尝试称为“可能是某种 beta 测试”。

但将地球技术应用于太空的历程充满了许多独特的挑战。

“每达到一个重大里程碑，我们就会开始拥有更多硬件。我懂建模，懂机器学习，但太空对我来说是一个全新的领域，”Alexa 应用科学经理 Clement Chung 说道。“我们可以规划并猜测它会是什么样子，但随着我们获得不同的硬件和开始测试的宇宙飞船，我们的许多假设就被抛之脑后了。”

[相关：Alexa 的重大更新，以及亚马逊对环境 AI 的追求]

太空舱内的声音、航天器的封闭环境以及宇航员想要说什么或他们想如何与 Alexa 互动都是他们在初始设计中必须考虑的因素。此外，该团队必须将 Alexa 和亚马逊云与 NASA 的深空网络 (DSN) 集成，并添加本地处理功能以减少延迟。

首先，该团队致力于调整 Alexa 的功能，并针对不同环境下的不同受众进行调整。

他们利用洛克希德马丁公司提供的太空声音，并考虑到机上所用的材料，重新训练了模型，因为噪声信号比不同。为此，思科将使用他们的背景降噪软件来解决这一挑战。

此外，语音助手 Alexa 还必须学习很多新知识。“仅从内容角度来看，我采访了前宇航员、飞行控制员，以了解宇航员想要询问什么以及如何传递这些信息，”尼古拉斯说。例如，Alexa 可以访问猎户座上的 100,000 个遥测端点，从它在执行任务时收集的科学数据，到航天器不同部分的温度和功能，再到它在飞行中的位置和目的地。

“我必须将这些技术数据转换成易于理解的句子，以便 Alexa 向机组人员回复，”Nikolaus 说。“对于这个环境和这个特定用户，有很多细微差别，我们必须学习和研究，并使其适合即将发生的飞行。”

云层之上，云层之外

除此之外，团队还必须解决更大的基础设施问题。该设备必须坚固耐用，因为维修团队无法轻松更新它。Alexa 语音服务首席解决方案架构师 Philippe Lantin 表示：“当你进入太空时，你需要考虑辐射、冲击、振动、温度控制以及里面的组件。例如，你真的不能使用电池。我认为这对我们来说是一个很好的学习经验，让我们以某种方式设计可能更具弹性的东西。”

设备制造完成后，他们必须想出如何最好地将 Alexa 的功能在云端和机载计算机之间划分。“我们必须弄清楚如何将地面 VIP 的声音传送到飞船上。所以我们必须从头开始创造这项技术，”Lantin 说。该项目的一大重点是制作一个不依赖云端的独立版 Alexa。“我们被允许在这个项目中使用的带宽非常少。从你说话到听到回应之间的总时间可能只有 13 秒。”

适应带宽可用性和延迟也是思科努力克服的一个问题。除了视频会议，思科还在航天器周围安装了摄像头作为眼睛。思科产品管理副总裁 Jono Luk 表示：“目前，我们正在传输兆比特的视频，而这对于深空探索来说是不现实的，因为我们依赖 NASA 的深空网络。”

亚马逊工程师认为，在太空中使用基于云的 Alexa 服务（即 Alexa 会联系亚马逊服务器来给你回复）并不实用。因此，他们扩展了一项名为本地语音控制的功能，该功能可以在某些 Echo 系列设备中找到，用于获取时间、日期以及智能家居命令（例如打开和关闭灯光以及更改灯光颜色）。

虽然地面上的人们习惯于让 Alexa 开灯，但太空中的 Alexa 也会做类似的事情：它能够控制猎户座飞船上的连接设备。因此，Alexa 将能够控制一组灯，Webex 摄像头将用于确认 Alexa 是否正在打开和关闭灯

但 Alexa 不会一直独自在太空中。该团队正在测试的最后一个问题是，Alexa 是否可以发出某些请求，然后将其传回地球上的安全云进行处理。如果宇航员想要询问体育比赛比分或了解地球上发生的一切，这些请求就可以得到处理。“有些事情你无法提前知道，”尼古拉斯说。

如果该技术演示在无人任务中进展顺利，两家公司都可以想象未来的应用，该技术可以帮助机上载人机组人员，即使只是从设置计时器、时间表和提醒等小事开始。

例如，思科已经在测试注释图片等功能，以便为宇航员在地面上进行太空实验提供指导。更雄心勃勃的是，Luk 设想他们可以在未来的测试中整合更多沉浸式体验，例如增强现实或全息图功能。