在浩瀚无垠的宇宙真空里，航天器无法借助空气实现机动，其一切行动都高度依赖自身携带的推进系统。推进效率不仅决定了航天器飞行速度与距离，还直接关乎任务成本，甚至关乎航天员的生命安全。然而，支撑人类航天半个多世纪的化学燃料推进技术，如今正逐渐逼近物理极限。
在此背景下，人工智能（AI）开始涉足航天推进这一传统硬核领域。据澳大利亚《对话》杂志报道，AI，特别是机器学习技术，正助力科学家重新审视核热推进、等离子体推进等前沿方案，为人类探索深空打造更强大的动力引擎。
AI在航天推进领域的应用，主要体现在设计和实时操作环节。它模拟人类“从经验中学习”的过程，不提供标准答案，而是通过大量尝试，让机器在“试错”中找到最优解。这种模式赋予机器类似“直觉”的专业能力，如同顶级棋手凭借万场对局积累的感悟下棋。AI在虚拟世界进行数亿次模拟测试，在复杂的参数中精准捕捉成功路径。
热流传递优化是AI应用的一个典型场景。上世纪60年代，美国国家航空航天局（NASA）启动“火箭飞行器用核引擎”（NERVA）计划，采用固体铀燃料并制成棱柱形结构，通过不断尝试物理配置优化热传递效率。如今，强化学习借助数字孪生技术，在电脑中克隆发动机，智能优化反应堆核心与推进剂间的热流路径，确保热量高效从核燃料转移到氢气推进剂，使航天器更节能高效。
核热推进技术是极具前景的航天器高效推进方式。它利用核反应释放的巨大热能，将氢气等推进剂加热至极端状态后喷射，让飞船以极低燃料消耗完成长距离飞行。但挑战在于，如何在几米宽的发动机内驾驭“微型核电站”般的强大能量。
AI的加入让这一优化过程更智能精细。强化学习帮助研究人员设计更高效的核热推进系统，通过实时数据反馈调整设计参数。早期核热推进系统使用固体铀燃料和简单热传递方式，受限于当时计算能力，设计方案较为保守。现代设计则尝试复杂几何形状和新型材料，如“陶瓷球床”或布满“微细通道”的结构，以最大化热传递效率。
这些复杂几何配置若靠人工计算，耗时极长。强化学习在此设计变革中发挥核心作用，能同时分析材料热导率、中子吸收截面以及推进剂在超高温下的流体动力学表现。通过不断模拟评估，AI优化材料选择和几何配置，提高推进系统热交换效率，提升发动机比冲，减轻整体重量，为深空探测任务留出更多载荷空间。
核聚变在航天推进领域同样潜力巨大。尽管该技术尚未完全成熟，但AI的应用正加速其突破，推动其从大型地面装置向紧凑航天推进器发展。目前，日本的JT - 60SA托卡马克实验装置和其他聚变反应堆实验在全球推动着核聚变技术进步。在这些圆环形装置中，保持高能等离子体稳定是最大难题。
等离子体温度极高且易产生湍流，接触容器壁反应就会熄灭。利用AI强化学习技术，研究人员能以微秒级速度控制聚变反应堆中的磁场，精准捕捉等离子体细微波动并实时调整补偿，有效保持高能等离子体稳定，助力实现自持聚变反应。
AI不仅助力大型聚变装置，还在推动更小、更适合装上飞船的“紧凑型聚变”设备发展，如多面势阱装置。通过优化磁场线圈布局，AI有望让这种“人造太阳”变得小巧，成为未来核动力飞船的坚实动力源。
当航天器飞出大气层，AI的角色从“设计师”转变为“大管家”。随着航天任务日益复杂，如何在漫长旅途中精准管理每一克燃料，成为决定任务成败的关键。如今，航天器任务灵活性增强，如卫星可能在执行探测任务中途接到拦截或预警任务指令，燃料需求变得不可预测。
AI通过学习飞行数据，能像经验丰富的司机一样，在复杂引力场中实时计算最省燃料的路线。它还能实时监控系统健康状态，在零件出现微小震动时预判潜在风险，提前调整参数避免灾难发生。随着AI技术进步，航天推进将持续创新，提升深空探测的安全性与效率，推动人类迈向星际旅行的新征程。
