过去三十年对火星任务的研究缺乏可靠的成本估算,因此通常使用运送到低地球轨道 (LEO) 的物资总质量作为相对任务成本的粗略衡量标准,因为任务的复杂性被认为与 LEO (IMLEO) 中的初始质量大致成正比。从历史上看,高昂的发射成本导致对太空硬件开发的大量投资,从而导致高昂的太空任务成本。减轻重量成为太空任务工程的中心主题。我们现在正在进入一个新时代,发射成本不再像二十年前那样具有影响力。发射成本正在下降到我们必须问自己现在是否有必要从地球带来上升推进剂和生命支持资源(具有更高的可靠性作为额外好处),而不是使用原位推进剂生产和生命支持资源循环。
月球到火星架构 为了成功实现人类在深空的持久存在,NASA 战略性地优先考虑硬件开发,首先是该机构广受认可的探索蓝图及其支持性的月球到火星目标,这些目标是在世界各地专家的意见下制定的。每个目标都通过系统工程流程分解,得出架构元素,例如火箭、航天器、探测器、宇航服、通信中继等,这些元素将逐步开发并运送到月球和火星,以进行长期的、人类主导的深空科学发现。架构本身由多个部分组成,NASA 可以将架构分解为易于管理的部分,以集中和优先考虑其分析工作并与合作伙伴进行协调。架构各个部分 — 人类重返月球、基础探索、持续月球演化和人类登陆火星 — 如下所述。
碳化硅因其色心缺陷的长自旋相干性和单光子发射特性而成为领先的量子信息材料平台之一。碳化硅在量子网络、计算和传感中的应用依赖于将色心发射有效收集到单一光学模式中。该平台的最新硬件开发专注于角度蚀刻工艺,以保留发射器特性并产生三角形设备。然而,人们对这种几何结构中的光传播知之甚少。我们探索了三角形横截面结构中光子带隙的形成,这可以作为开发碳化硅中高效量子纳米光子硬件的指导原则。此外,我们提出了三个领域的应用:TE 通滤波器、TM 通滤波器和高反射光子晶体镜,可用于高效收集和传播光发射模式选择。
AK3918AV100 专为物联网摄像头 (IoT Camera) 应用而设计,是成本敏感型电子监控系统的关键组件之一。凭借智能 NPU (神经网络处理单元)、优化的图像信号处理算法和硬件 H.265/H.264 编码器,AK3918AV100 提供了增强的物体检测/跟踪和人脸检测/识别能力,以最低功耗提供高质量图片和低比特率视频编码。它还支持安全启动,以实现更好的安全级别。一组外围接口,如 UART、SPI、MMC/SD/SDIO、以太网 MAC 和 USB2.0,使 AK3918AV100 具有高可扩展性和高灵活性。同时,集成的快速以太网 PHY 收发器可以降低最终产品的物料清单 (BOM) 成本。产品开发套件包括用于物联网摄像头应用的硬件开发套件 (HDK)、软件开发套件 (SDK) 和工具,可供客户以最便捷的方式进行开发。
欧洲和全球电动汽车 (EV) 市场的迅猛增长,加上间歇性可再生能源生产的增加以及其他行业的电气化,导致对电池的需求飙升。亚洲利益相关者在锂离子电池 (LIB) 单元生产领域占据全球主导地位,这使得欧洲市场极其脆弱。为了缓解这种情况,我们现在看到整个欧洲都出现了大量的电池单元制造计划,从北部的挪威和瑞典到南部的意大利和西班牙。这也带动了其他行业的增长,例如采矿和材料生产、电池组和系统制造、充电基础设施、回收、软件和硬件开发。此外,欧盟委员会已为电池研究、开发和创新 (R&D&I) 拨出大量资金,并且在过去几年中建立了多个合作伙伴关系和欧洲合作平台,重点关注电池技术开发、电池制造和在不同领域的电池应用。
算法我们的具体目标是:(1) 为未来的容错硬件开发新型量子算法,(2) 开发适合更有限计算资源的替代量子计算范式,以及 (3) 扩大量子计算对经典计算机科学的影响。可验证的量子优势我们应对这一挑战的具体目标是:(1) 开发严格可验证的量子优势协议,(2) 细化噪声和误差模型与计算能力之间的联系,以及 (3) 开发 NISQ 计算最有价值的应用之一,即通过量子模拟推动物理科学的发展。扩展基于原子的计算机的具体目标是利用 AMO 研究扩展量子系统挑战的具体目标是利用基于 AMO 的量子技术,包括光学工程的进步,在不断增加的大小和复杂性的量子系统中实现改进的模块化、高保真操作和经典控制,从而推导出扩展量子信息处理器的通用方法。
Ashiwel Undieh,团队领导;医学和表观基因组学数据 Victoria Frye,核心 A 领导 健康的社会决定因素;电子健康记录(EHR) Jie Wei,核心 B 领导 人工智能软件应用;医学计算 N. Madamopoulos,核心 C 领导 硬件设备开发;光子传感器 Karen Hubbard,核心 D 领导 社区联系;社区参与式研究 Ahu Aydogan 健康的环境决定因素(EDOH);空气质量与健康 Akira Kawaguchi 人工智能软件应用;增强现实 Bingmei Fu 人工智能图像处理;人工智能辅助疾病诊断 Bruce Kim 微电子;可穿戴传感器 Kevin Foster 人工智能部署的经济决定因素;成本效益分析 Noel Manyindo 健康的社会决定因素;社区联系 Reza Khanbilvardi EDOH;环境监测数据采集 Sang-Woo Seo 硬件开发;物理传感器和执行器 Zhigang Zhu 数据工程;多模态分析
Ashiwel Undieh,团队领导;医学和表观基因组学数据 Victoria Frye,核心 A 领导 健康的社会决定因素;电子健康记录(EHR) Jie Wei,核心 B 领导 人工智能软件应用;医学计算 N. Madamopoulos,核心 C 领导 硬件设备开发;光子传感器 Karen Hubbard,核心 D 领导 社区联系;社区参与式研究 Ahu Aydogan 健康的环境决定因素(EDOH);空气质量与健康 Akira Kawaguchi 人工智能软件应用;增强现实 Bingmei Fu 人工智能图像处理;人工智能辅助疾病诊断 Bruce Kim 微电子;可穿戴传感器 Kevin Foster 人工智能部署的经济决定因素;成本效益分析 Noel Manyindo 健康的社会决定因素;社区联系 Reza Khanbilvardi EDOH;环境监测数据采集 Sang-Woo Seo 硬件开发;物理传感器和执行器 Zhigang Zhu 数据工程;多模态分析
2019 年至 2020 年期间,NASA 的环境控制和生命支持 (ECLS) 技术开发项目已朝着为下一代载人太空探索任务做好准备迈出了重要一步。去年的技术演示系统已在国际空间站 (ISS) 上运行,其他系统也已发射。未来的技术演示已取得进展。已启动设施和硬件开发,用于地面测试,战略性地补充国际空间站 (ISS) 上的技术演示,并且已启动一些地面测试。正在进行可靠性研究,以确定飞行演示和地面测试的要求,并为支持探索任务的其他投资提供信息。这些努力支持 NASA 领导的低地球轨道以外的任务,包括 Gateway、月球表面、火星运输和火星表面任务架构。本文概述了当前的 ECLS 战略规划和路线图,以及 2019 年和 2020 年初为支持战略需求而发生的关键技术和成熟项目任务的概要。还介绍了 2020 年剩余时间和随后几年的计划。