五十年前，人类第一次登上月球。将尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林送到月球表面的努力是大胆和创新的，尽管外太空的环境并不友好。这需要极端的工程技术和胆量。

如今，人们对月球探险的兴趣超过了近几十年。纽约时报文章中,为什么每个人都想重返月球，讨论了从中国到印度的政府机构，以及SpaceIl等小型非营利组织如何有载人和无人登月计划。

这篇文章提供了月球旅行复兴的原因。在极地深坑中以冰的形式发现的水可能为呼吸提供氧气和火箭燃料提供氢气。这使得月球成为宇宙飞船进一步进入太空的潜在“停留”地点。文章还讨论了众多的商业公司和他们在太空旅行方面的创新方法。

月球竞赛重新开始的另一个原因，不仅仅是水资源，也不仅仅是商业与政府之间的较量:新技术使太空旅行比以往任何时候都更容易实现。是的，太空旅行仍然需要极端的工程技术，但我们的技术在过去50年里发生了巨大的变化。

我向MathWorks的空间部门经理Ossi Saarela询问了一些正在改变我们进行太空旅行的方式的技术进步。他指出了影响我们太空设计方式的两大变化:模拟和日益自动化的系统。

模拟

如何测试一个不能在地球上复制的环境?模拟它。

早在20世纪60年代，宇航员通过在游泳池底部或专用离心机中练习模拟月球行走。他们还模拟了设备，比如登月研究飞行器，通过建造和测试硬件来模拟月球在降低月球引力的情况下着陆。

如今，在原型建造和测试之前，模拟首先通过数字方式完成。

Saarela说:“在太空中有很多东西你无法在地面上测试好，因为你没有零重力环境。随着计算能力的提高，工程师们已经能够改进模拟，从而对他们的设计进行更全面的验证。

“如今，很难找到一家不使用这种技术的太空公司MATLAB和金宝app用于分析和设计。”

并行计算和多核处理能够在越来越短的时间内完成更多的模拟。萨雷拉分享了一个例子维珍轨道模拟它的两级LauncherOne火箭的分离事件，以确保结构之间有足够的间隙。

模拟必须考虑许多未知数，包括每个组件的质量特性，以及用于启动分离的气动和弹簧推杆的力和时间特性。该团队进行了数千次蒙特卡洛模拟，同时改变参数值，以确定一个特定的参数组合是否会导致碰撞。然后将模拟结果传递给硬件工程师，以告知他们的设计决策并帮助指定公差。

虽然建造航天器总是需要硬件，但作为开发过程的一部分，在虚拟环境中模拟航天器有助于确保硬件第一次就能正常工作。

自治系统

在未来的太空探索中，自主也将发挥巨大的作用。在阿波罗11号任务之前，无人卫星是最早的自动驾驶车辆。未来，通过减少飞行过程中人为干预的需要，增加的自主性将允许更有雄心的探索任务。不再需要等待地面上的人类来做决定:利用飞船上改进的人工智能(AI)技术来提高自主性，意味着更复杂的处理可以实时进行。

尤其当车载传感器(如摄像机)捕捉到越来越多的数据时，情况更是如此。基于视觉的传感系统能够提高导航系统的自主性和精确度。

“这些系统是改进人工智能的主要候选者，”Saarela说。“随着这些航天器进一步走向自主操作和进一步进入太空，与地球的距离使实时地面控制变得不切实际。

“机器学习技术可能会首先用于捕捉科学数据。在未来，我可以看到机器学习算法将传感器的原始数据转换为导航系统可以轻松使用的信息。它们还可以帮助确定飞机的安全着陆位置。”

这只是当今影响太空探索的两项技术。要了解更多关于技术如何变化的信息，请查看这篇技术文章，阿波罗11号登月:当时和现在的宇宙飞船设计．