“在太空中织一张算力网”——这一天马行空的想象正在全球掀起新一轮科技革命。

近期，美国初创公司Starcloud宣布，计划在今年8月份将一颗冰箱大小的卫星数据中心送入太空。5月份，我国太空计算卫星星座12颗卫星发射升空，这是之江实验室“三体计算星座”的首次发射，也是成都国星宇航科技股份有限公司（以下简称“国星宇航”）“星算”计划的首发星座，标志着我国首个整轨互联的太空计算卫星星座正式进入组网阶段。中美之外，欧盟亦在积极探索在太空中建设数据中心的可能性，并不断对降低数据中心送入太空的成本、提高发射效率等进行研究。种种迹象表明，“太空计算时代”正徐徐拉开帷幕。

持续推进太空数据中心建设

“目前，12星卫星平台系统、载荷等完成自检，状态良好，进入为期3个月左右的建链组网在轨测试。”谈及太空计算卫星星座情况，之江实验室计算星座科研任务总体部技术总师、天基计算系统研究中心副主任李超告诉记者。

据了解，首发入轨的12颗计算卫星均搭载了星载智算系统、星间通信系统，能够实现整轨卫星互联，具备太空在轨计算能力。计算卫星单星最高算力达744TOPS（每秒744万亿次计算），首发星座具备5POPS（每秒5千万亿次计算）的太空计算能力，星间激光通信速率最大可达100Gbps（每秒千兆比特）。

与通信卫星、导航卫星、遥感卫星相比，计算卫星能够实现将采集的信息直接在太空处理，之后给地面发回处理结果，实现“天感天算”。太空数据中心作为在太空部署的超高性能综合计算平台，能够利用太阳能进行全天候供电。同时，太空环境接近绝对零度，使得数据中心无需额外的冷却系统即可维持设备运行。算力系统可以通过辐射散热，有效减轻传统数据中心对冷却系统的依赖，进一步降低能耗。

随着计算卫星的不断发射，太空数据中心建设加速推进。据介绍，今年，之江实验室将携手国星宇航、济南智星空间科技有限公司、地卫二空间技术（杭州）有限公司等企业，共同完成超50颗计算卫星的星座布局，并计划在2030年前后达到千星规模。

氦星光联科技（深圳）有限公司（以下简称“氦星光联”）创始人谭俊告诉记者，目前氦星光联已经在无锡建立了年产能400套激光通信终端的生产线，每个月生产30多套，能够满足计算太空计算卫星星座后续的发射需求。

建成后，“三体计算星座”总算力可达1000POPS（每秒百亿亿次计算）。李超表示，1000POPS的算力规模超过了目前大部分地面数据中心能够提供的算力。当“三体计算星座”实现这个目标，也意味着该计算星座基本完成了从研究、工程以及市场化能力的验证。

“人工智能在太空探索中扮演着突破约束的核心角色，而算力作为人工智能的‘物理基础’，其重要性在太空场景中被进一步放大。”和君资本资深合伙人张元廷对记者表示，AI在太空中可应对极端环境下的“通信孤岛”问题、处理海量数据等，因此太空需要人工智能。

有望重构卫星产业格局

谭俊向记者详细解释了“天感天算”的必要性。“以遥感探测场景为例，卫星拍摄的照片数据量较大，往往需要进行压缩才能传输到地面，且仅有不到十分之一的有效卫星数据能传回地面；同时，卫星在轨道运行期间需要经过地面接收站的可视范围才能与地面进行数据传输，这个过程需要两天至三天的时间。这一方面增加了用户通过数据作出决策的难度；另一方面也使得遥感卫星的太阳能电池板越做越长，增加了卫星制造成本。因此，‘天感天算’十分重要。”谭俊表示。

据介绍，通过卫星组网，太空计算卫星星座能够实现全球无缝覆盖，尤其适用于偏远地区、海洋和空域的数据处理需求。计算卫星之间可以通过激光通信实现低时延互联，因此能够实时地把数据传到地面。计算卫星同时支持数据的免压缩传输，能够帮助用户作出更精准的判断。未来，在计算卫星的赋能下，遥感卫星星座也有望降低建设成本。

“‘三体计算星座’未来将在应急减灾、生态环境保护等多个领域发挥巨大作用，为未来智慧城市建设提供更有效的数据支撑和在轨智能服务。”李超告诉记者，“以森林防火为例，传统模式是卫星捕获数据，将数据传输至地面进行处理，处理时间为小时级。如今将计算能力和人工智能送上太空，处理时间可提升至分钟级甚至秒级。”

李超说：“我们期待计算能力‘上天’后，太空应用的边界能够被大幅度拓展。”

在谭俊看来，随着计算卫星的成功发射，卫星产业格局将被改写。“从成本来看，单一功能能够更好地降低卫星制造和发射成本；从功能来看，‘三体计算星座’的算力也能够支持通信卫星、遥感卫星以及导航卫星更聚焦于单一功能。未来，既会有功能复杂的一体化多应用卫星存在，也会有单一功能的卫星，但数量比例会发生变化，单一功能卫星会占据主流。”

产业协同破解“上天”难题

全球首个太空计算卫星星座的成功发射是多方优势技术的结晶。

在此次发射过程中，之江实验室承担了首发任务星载智能计算机等太空计算软硬件和天基模型的研制工作。谈及此次发射的难度，李超告诉记者，将12颗计算卫星连接在一起，工作难度相当大。之江实验室研发了100余个硬件和200余个软件，自研的代码近100万行，就是要把这个系统真正地连起来，这也是此次发射之江实验室最大的贡献点和最大突破。

国星宇航自主研发了智能网联卫星平台，配套AI载荷，推动卫星从“单功能载荷”向“全场景智能终端”升级，提升卫星智能化水平和应用效能。

氦星光联承担了激光通信终端的研制工作。“我们攻克的最大难点在于要求7×24每台激光通信终端都要实时在线建立高速传输通信。”谭俊表示，这意味着氦星光联需要同时完成12颗卫星之间的建立、11条新的激光通信链路的校准和测试，以确保其稳定性和可靠性。

此外，相关上市公司亦在不同程度上参与了对于太空算力的探索。在回复投资者关于计算卫星项目的提问时，航天时代电子技术股份有限公司相关负责人在投资者互动平台上表示，公司型谱化激光通信终端、数据分发处理机等多项卫星载荷已全面配套用户装备星。浙江臻镭科技股份有限公司相关负责人在投资者互动平台上表示，公司是卫星互联网元器件供应商之一。

将数据中心“送上天”的愿景在产业各方协同努力下正逐步落地。但技术瓶颈、散热难题、辐射风险以及经济可行性等核心挑战，仍是当前建设过程中必须突破的关键障碍。

“目前，在太空中部署AI算力的瓶颈是高效散热系统能否稳定运行。”中国化学与物理电源行业协会储能应用分会专家委员楚攀对记者表示，传统的AI算力系统不适合太空部署，未来需要针对太空算力的特殊需求，研究新型AI算力系统，进而解决散热难题。

厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强在接受记者采访时表示，尽管太空数据中心能提升运算效率，但最终怎么将数据中心“送上天”，“送”的成本有多大，目前还不明确。“这意味着，企业在发射成本、运营成本和数据传输效率提升之间，还要算一笔经济账。”林伯强说。

编辑：王春霞