太空算力，“聯(lián)”是關(guān)鍵

　　日前，中科宇航力箭一號(hào)運(yùn)載火箭在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)一飛沖天，順利入軌的9顆衛(wèi)星中，“超智算一號(hào)”“鵬城南科一號(hào)”等衛(wèi)星具備星載AI智算能力。自從“太空算力”熱起來(lái)，算力衛(wèi)星或具備智算能力的衛(wèi)星正成為航天領(lǐng)域的新寵，“算力上天”“在軌AI”也成了惹眼的概念。

　　拋開(kāi)直觀(guān)、熱鬧的發(fā)射場(chǎng)面不說(shuō)，應(yīng)急、氣象、科研等一線(xiàn)用戶(hù)最關(guān)心的，不外乎這幾件事：天上的算力，值不值那筆運(yùn)費(fèi)？衛(wèi)星能不能自己“商量”著干點(diǎn)數(shù)據(jù)處理的活兒？數(shù)據(jù)多久能到我們手上？

　　“天感地算”到“天感天算”

　　“快”是核心

　　很多衛(wèi)星的工作方式像快遞員，在天上收集數(shù)據(jù)，等飛過(guò)地面站時(shí)把“包裹”傳下來(lái)，由“中轉(zhuǎn)站”——地面數(shù)據(jù)中心解析后再分發(fā)給用戶(hù)。

　　受地面站資源、帶寬等因素限制，只有不到1/10的有效衛(wèi)星數(shù)據(jù)能傳回地面，且數(shù)據(jù)時(shí)效性差。如此一來(lái)，不僅“物流慢”，隨著衛(wèi)星數(shù)量越來(lái)越多，“包裹”量急劇增長(zhǎng)，“中轉(zhuǎn)站”的調(diào)度運(yùn)行壓力也越來(lái)越大，衛(wèi)星數(shù)據(jù)大量浪費(fèi)在所難免。

　　“我們要構(gòu)建太空計(jì)算星座，把算力送到太空，實(shí)現(xiàn)計(jì)算衛(wèi)星之間的互聯(lián)互通，進(jìn)而把人工智能送上天?！敝袊?guó)工程院院士、之江實(shí)驗(yàn)室主任王堅(jiān)所言，代表了一種解決問(wèn)題的思路：把算力搬上天，讓“天上的事情天上干”。

　　2025年，全球首個(gè)整軌互聯(lián)的太空計(jì)算星座——三體計(jì)算星座首批12顆衛(wèi)星順利升空。同年11月，該星座通過(guò)星載“地表異常檢測(cè)模型”發(fā)現(xiàn)我國(guó)西北某地一起火情，并自動(dòng)對(duì)火點(diǎn)煙霧范圍進(jìn)行有效識(shí)別?！皵?shù)據(jù)在太空中處理，處理結(jié)果直接送到用戶(hù)手中，效率可提升至分鐘級(jí)，甚至秒級(jí)?！比w計(jì)算星座技術(shù)總師李超說(shuō)。

　　今年7月，搭載3個(gè)AI氣象模型的西光貳號(hào)03星入列三體計(jì)算星座。該衛(wèi)星可在天上直接產(chǎn)出預(yù)報(bào)結(jié)果，將觀(guān)測(cè)預(yù)警流程從傳統(tǒng)氣象衛(wèi)星的90分鐘壓縮至分鐘級(jí)響應(yīng)，讓臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)判、城市內(nèi)澇預(yù)警、電網(wǎng)防災(zāi)調(diào)度等變得更快更準(zhǔn)。

　　“快”，不僅是信息獲取效率的躍升，更是把衛(wèi)星從被動(dòng)的記錄者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的判斷者。從“天感地算”到“天感天算”，太空算力真正縮短的，不只是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，更是我們從“看見(jiàn)”到“知道”的距離。

　　“單打獨(dú)斗”到“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”

　　算力星網(wǎng)

　　單顆衛(wèi)星的容量和算力有限，若不能與其他衛(wèi)星互聯(lián)并接入業(yè)務(wù)流程，再高的算力也只是昂貴的擺設(shè)。

　　“從技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模來(lái)看，太空算力的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段?！敝袊?guó)信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所總工程師郭亮將太空算力的發(fā)展路徑概括為三個(gè)階段——單星計(jì)算、星座組網(wǎng)、算力星網(wǎng)。

　　當(dāng)前，我國(guó)太空算力產(chǎn)業(yè)正從理論探索邁入在軌驗(yàn)證和初步組網(wǎng)階段，即依托星間鏈路，將多顆衛(wèi)星連接成一個(gè)太空局域網(wǎng)。單星算力不足時(shí)，可以調(diào)用鄰近衛(wèi)星的閑置算力，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分布式處理和星間資源動(dòng)態(tài)調(diào)度。

　　以三體計(jì)算星座為例，該星座目前已實(shí)現(xiàn)6星建鏈、3星分布式業(yè)務(wù)，星座在軌算力達(dá)5POPS(每秒5千萬(wàn)億次計(jì)算)，單星算力最高744TOPS(每秒744萬(wàn)億次計(jì)算)，已成功部署20個(gè)AI模型，包括全球在軌參數(shù)最大的80億參數(shù)天基遙感模型和80億參數(shù)天基天文時(shí)域模型，可以在2天內(nèi)完成模型部署和在軌更新，支持深空探測(cè)、協(xié)作水資源測(cè)繪、大氣監(jiān)測(cè)、自主野火監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景。

　　在中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士李德仁看來(lái)，不僅要星與星互聯(lián)，還要把通信、導(dǎo)航、遙感、算力四種異構(gòu)衛(wèi)星“聯(lián)”成一體。

　　由李德仁團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)建設(shè)的智能遙感衛(wèi)星系統(tǒng)——東方慧眼星座，計(jì)劃將150顆高分辨率光學(xué)衛(wèi)星、100顆雷達(dá)衛(wèi)星、4顆高光譜衛(wèi)星及4顆熱紅外衛(wèi)星，通過(guò)激光通信“聯(lián)”成網(wǎng)，構(gòu)建起“通導(dǎo)遙算”一體化空天信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)體系?！澳菚r(shí)，每個(gè)人都可以在手機(jī)上發(fā)送請(qǐng)求，衛(wèi)星將所需信息加工好，幾分鐘內(nèi)就能精準(zhǔn)送達(dá)，大家可以像玩微信一樣玩衛(wèi)星?！崩畹氯收f(shuō)。

　　電商、即時(shí)社交、人工智能……正如互聯(lián)網(wǎng)孕育的這些事物與形態(tài)塑造了生機(jī)勃勃的信息社會(huì)，太空互聯(lián)網(wǎng)也必將催生無(wú)數(shù)想象之外的應(yīng)用與服務(wù)場(chǎng)景——而通往未來(lái)的關(guān)鍵，就是讓衛(wèi)星先“聯(lián)起來(lái)”。

　　“時(shí)尚單品”到“基礎(chǔ)設(shè)施”

　　挑戰(zhàn)重重

　　盡管前景廣闊，但要建成真正的太空互聯(lián)網(wǎng)，還得跨過(guò)幾道坎。

　　第一道坎是可靠性。太空中沒(méi)有空氣對(duì)流，只能靠輻射散熱，算力衛(wèi)星的高功耗芯片如何散熱，是衛(wèi)星上天的先決條件而非附屬工程；同時(shí)，抗輻射加固技術(shù)、星間高速激光通信、超大規(guī)模星座姿軌協(xié)同控制等，仍需要持續(xù)攻關(guān)。

　　第二道坎是成本?！案甙旱倪\(yùn)費(fèi)是最現(xiàn)實(shí)的難題?！崩畛膿?dān)憂(yōu)也是行業(yè)共識(shí)。太空互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值需要星座達(dá)到一定規(guī)模后才能真正體現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)衛(wèi)星組網(wǎng)進(jìn)度相對(duì)滯后，商業(yè)生態(tài)培育有待加強(qiáng)。此外，我國(guó)重復(fù)使用火箭正由技術(shù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向工程化驗(yàn)證階段，單次火箭發(fā)射搭載的衛(wèi)星數(shù)量有限，成本控制尚需進(jìn)一步優(yōu)化。

　　第三道坎是從“能聯(lián)網(wǎng)”到“能調(diào)度”的跨越。異構(gòu)衛(wèi)星的接口標(biāo)準(zhǔn)、算力與存儲(chǔ)分配、單星異常時(shí)任務(wù)遷移、模型版本管理與安全回滾等都需要長(zhǎng)期驗(yàn)證。

　　挑戰(zhàn)重重，破解之道也逐漸清晰。2025年，《國(guó)家航天局推進(jìn)商業(yè)航天高質(zhì)量安全發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2025—2027年)》印發(fā)，重要目標(biāo)之一，是推動(dòng)民營(yíng)企業(yè)參與航天科研計(jì)劃和基礎(chǔ)科研課題，為太空互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。以科技創(chuàng)新為支點(diǎn)，讓新型研發(fā)機(jī)構(gòu)、商業(yè)航天、應(yīng)用企業(yè)等多元主體串珠成鏈，為太空互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提質(zhì)加速，如三體計(jì)算星座就是由多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同打造，從立項(xiàng)到首發(fā)僅用時(shí)9個(gè)月。更重要的是，我國(guó)龐大的應(yīng)用場(chǎng)景和內(nèi)需市場(chǎng)，為太空互聯(lián)網(wǎng)提供了豐富的“試驗(yàn)田”。

　　太空互聯(lián)網(wǎng)離我們還有多遠(yuǎn)？答案或許就藏在每一次普通的發(fā)射中。當(dāng)算力衛(wèi)星褪去“時(shí)尚單品”標(biāo)簽，像水和電一樣滲透進(jìn)每個(gè)人的生活，那就是太空互聯(lián)網(wǎng)真正到來(lái)的時(shí)刻。

　　(本報(bào)記者 張曉華)