(来源:新华日报)
(视觉中国供图)
□ 本报记者 付奇 崔昊 张宣
未来渔民只需打开手机小程序向卫星发起查询,搭载高光谱相机与智能系统的卫星便可在轨分析洋流、鱼群分布,再将捕捞点位、渔具搭配等方案推送到渔民手里。
撑起这一精准感知、在轨运算与智能分发的核心,就是太空算力。如果说通信卫星是太空“耳朵”、遥感卫星是太空“眼睛”,那么搭载在轨计算单元的算力卫星,就是送上苍穹的智能“大脑”。
近日,工信部明确表态,将统筹推进太空算力前瞻性技术攻关与产业规模化落地。曾经只存在于科幻影片的“太空数据中心”,正加速从图纸奔赴近地轨道。
立足地面超算底座、万亿制造业集群、全域实景应用场景,从火箭、卫星制造环节向上游蔓延,太空算力正成为江苏发展商业航天产业、培育新质生产力的一条关键“星”赛道。
何为太空算力?
让卫星在太空直接“思考”
所谓太空算力,是将计算、存储与智能分析能力部署于近地轨道,以算力卫星星座、空间站等为核心载体,构建“太空—地面”无缝协同、全域覆盖的新型算力网络。
简单来讲,太空算力相当于把原来地面的数据中心“搬”到太空去,打破传统“天上采集、地面处理”的模式局限,实现卫星在轨采集、实时运算、就地输出结果。
那么,为什么非要把算力“搬”上天?
江苏天汇空间信息研究院有限公司作为太空算力研发机构,致力于将卫星拍摄到的遥感数据进行分析应用。公司高级产品经理佟绍华给记者算了一笔时间账:传统遥感卫星拍回影像后,要等卫星飞到地面接收站上空才能回传数据,传回后经过存储、传输、信息处理、拼接、解译,耗时数十分钟乃至数小时,才能变成可用的信息,遇到应急场景根本等不及。
佟绍华用了个比喻,“传统遥感处理好比从零买菜做饭,工序繁琐、耗时漫长;太空算力就像预制菜,天上完成全套研判分析,传回地面的就是可直接使用的精准结论。”
除了效率跃升,太空算力还能破解地面算力的发展桎梏。
传统地面数据中心面临能耗高、土地紧、散热难等瓶颈。业内预测,至2030年,国内算力机房用电量年均增速约20%,远超全社会用电增幅。在覆盖能力方面,地面上的基站、光纤难以触达远洋、荒漠等区域,存在天然盲区。据中国工程院专家测算,千颗卫星完成优化组网后,地球任意区域平均每3分钟就有卫星过境观测,可实现全球无死角感知计算。
依托独特空间优势,太空算力实现从“天感地算”到“天感天算、天地协同”的升级。卫星在轨即可完成目标识别、异常监测、语义解译,回传有效结论,大幅节省星地传输带宽。
这种效率提升,最先落地的就是对时效要求最高的应急场景。“像东北林区的森林火灾,有了星上算力,能做到分钟级响应,拍下来就能算出火点位置、蔓延方向,直接传给应急部门。”佟绍华介绍,除了应急灾害,耕地动态监管、江苏的湖泊水情监测、长江流域生态治理等,都是太空算力可以最先落地应用的场景。
基于这些突出优势,太空算力正成为商业航天产业竞争新的焦点。
从算力基础到应用场景,
江苏有差异化发展优势
太空算力产业的核心竞争力,不在于单纯的卫星、火箭硬件制造,而在于在轨智能运算、算法迭代与场景落地能力,这也正是江苏的核心优势。
在太湖星云(无锡)科技有限公司办公区,一台小型商业遥感卫星模型摆在展示台上,它搭载的就是公司最核心的利器——星上AI算力平台。“我们是国内较早深耕软件定义卫星、在轨智能服务的企业,核心就是让传统遥感卫星升级为可自主运算、智能分析的太空算力节点。”公司董事长吴刚说。
如何实现在轨计算呢?传统遥感卫星运行中,星地数传带宽是长期瓶颈。“我们现在在星上加装国产化的算力板卡,CPU、GPU和AI加速芯片组合配置,使它能在轨运行小规模大模型和行业小模型。”吴刚介绍,公司自研了星上算力模块,并构建了完整的软件定义卫星操作系统,支持算法和应用软件在卫星入轨后远程安装、升级和卸载,“传统卫星上天前功能就锁死了,软件定义卫星允许你像给手机装App一样赋予它新能力,这是根本区别。”
依托星上智能与多星协同运控技术,太湖星云计划于近期发射首颗智能验证星,将完整算力平台、轻量大模型及水质检测、火点检测、船舶识别等垂直行业小模型送上太空,考核在轨AI推理稳定性;2027年起加速部署,逐步形成区域连续覆盖能力。预计在2030年前完成200颗规模的低轨星座部署,配套建设天地一体的超级智能体系统,目标成为国内首家实现时敏事件播报的商业卫星服务公司。
江苏近年来将商业航天、人工智能、算力基础设施列入未来产业培育方向,以无锡为代表的部分城市已在空天信息产业链上形成初步集聚。仅太湖星云总部所在的无锡梁溪区,就已集聚120余家商业航天企业,业务覆盖火箭研制、卫星载荷、空间数据应用等领域,并提出“年产50发火箭、千颗卫星组网”的目标。
在业内人士看来,在眼下全国布局太空算力的省份里,江苏的优势不仅在“造卫星”上。
“江苏的牌有3张。”佟绍华认为,第一张是算力基础,不仅有无锡超算,全省多个设区市都在布局超算中心,算力调度的底子厚;第二张是应用场景足,自然资源、生态环境、农业、水利、交通各个领域,都有实实在在的高时效数据需求;第三张是制造业配套全,从载荷配套、电子信息到工业软件、智能装备,江苏能给星上算力提供全链条的产业支撑。依托这些基础,江苏有条件在星载计算单元、地面测运控软件、行业应用算法等环节形成差异化优势。
尚处产业培育初期,
“算力上天”仍需持续攻坚
虽然我国在工程实践与商业落地速度上已走在世界前列,在太空算力赛道处于全球“第一梯队”,但产业发展仍面临多重考验。
从全球竞争格局看,中美太空算力产业同处起步阶段,整体差距有限,但我国在基础支撑能力上存在短板。软件定义卫星技术联盟秘书长赵军锁分析认为,主要面临3方面挑战:一是运载能力仍有差距,发射成本居高不下,制约星座部署的经济性;二是星座规模化程度不足,美国已建成上万颗规模的商业低轨星座,我国尚在加速追赶;三是高端芯片代差客观存在,影响星载算力上限与在轨智能处理能力。他强调,国内产业必须摒弃粗放堆砌的跟随模式,不能简单复制先行者的路径,应当立足本土应用场景,发挥制度与市场纵深优势。
行业共性的技术与成本难题,是制约产业发展的核心障碍。目前太空算力技术路线尚未定型,统一行业标准、在轨运维体系仍未建立,星间通信、星载芯片、能源与热管理等技术方面还待持续突破。同时,太空算力作为新兴交叉领域,仍面临抗辐照芯片研制、发射成本、跨域数据合规及产业生态不成熟等现实约束。
企业对此感受尤深,吴刚对比指出,在技术层面,国内星载抗辐照高算力芯片仍存在差距;在成本方面,目前国内火箭发射报价在每公斤5万元以上,虽较早年大幅下降,但依然偏高。“如今,朱雀三号遥二运载火箭成功实现了我国首次入轨级火箭陆地回收,这是行业的一大喜讯,有望在技术成熟后进一步降低成本门槛。”吴刚说。
对江苏而言,产业结构性短板同样客观存在。省航空航天产业联盟相关人士坦言,和上游环节布局早的地区比,江苏在卫星整体平台、星载核心芯片、星座运营主体上有差距,同时还面临跨界人才缺口。“星上算力要的不是普通的AI算法工程师,得兼具航天测控、星间通信、遥感解译、AI算法、场景应用等多重能力,属于跨领域稀缺人才。”吴刚认为,江苏虽坐拥雄厚的软件研发、先进制造人才储备,但这类高端跨界人才高度分散,缺乏重大创新平台统筹聚合,尚未形成协同攻关的产业合力。
在应用落地、商业模式构建等层面,业内推算,参照卫星遥感、卫星互联网等领域的商业化发展规律,当太空算力发展相对成熟后,市场规模大约能达到地面同业的1/10。但市场尚处于培育期,太空算力项目投入大、周期长、回报不确定性高,企业可能面临较大的投资回报风险。
总体上看,当前太空算力仍处于产业发展初期,在核心技术、组网成本、产业生态、跨界人才、商业模式等方面存在诸多瓶颈,整体规模化落地仍需持续攻坚。
从“单星孤岛”到“多星协同”,
现阶段先让遥感卫星更好用
今年政府工作报告将航空航天定位为“新兴支柱产业”,我国空天信息产业正式迈入战略发展窗口期。太空算力也从试验验证迈入商用落地的关键期,行业亟须整合上下游资源,搭建技术共享、测试验证、成果转化的一体化机制,推动产业规模化、规范化发展。
按照相关规划,2035年我国将建成由2800颗卫星组成的全球太空算力基础设施,打造开放共享的空天超级算力网络。
在这一过程中,产业迭代还需保持健康适度的成长节奏。赵军锁认为,太空算力发展将分为两大阶段,整体遵循从“单星孤岛”迈向“多星协同”的递进逻辑,先实现单星智能化自主运算,再构建分布式太空算力网络,通过星间链路将单星算力汇聚为星座级算力集群,最终形成可与地面算力协同互补的“空天算力底座”,支撑千行百业的规模化应用。
他特别强调,两阶段的衔接不能简单按时间切割,而应“以应用场景驱动技术迭代”,让市场真实需求成为产业演进的最强牵引力。
针对行业热议的“太空数据中心”概念,吴刚认为“为时过早”。“我们当下的核心目标,不是替代地面超算,而是让遥感卫星真正好用、可用、即时可用。”在他看来,现阶段无需追求全场景替代,依托在轨推理、天数天算技术,优先优化遥感、导航增强等落地条件成熟的场景,是最务实的发展路径。
立足江苏产业禀赋,佟绍华给出建议:摒弃盲目组网扩星的思路,先从省级示范工程做起,聚焦应急处置、水利监测等高频刚需场景,打通星上实时处理、地面超算精算、行业应用平台全数据链路,先跑通商业模式、验证产业价值,再逐步扩容升级。
专家认为,江苏发展太空算力,技术攻坚无需片面追求算力参数突破,而应聚焦两大核心方向——一是推进模型轻量化改造,适配卫星有限供电、空间条件,将地面大型算法模型优化为低功耗、高适配的星上模型;二是优化天地协同算力调度,精准划分星上实时轻量运算、地面深度精密计算的任务边界,实现天地算力高效复用、优势互补。
“在培育创新生态层面,可以组建省级创新联合体,把省内跨区域的资源串起来。还要建开放的公共测试平台,让算法企业能低成本做仿真、测算法、验证在轨效果,产业生态也就慢慢起来了。”佟绍华说。
业内普遍认为,江苏无需“全产业链内卷”,可依托中下游场景优势牵引上游产业迭代,走出差异化发展之路,稳步打开产业落地空间。