本報記者 李喬宇 馮雨瑤
“在太空中織一張算力網”——這一天馬行空的想象正在全球掀起新一輪科技革命。
近期，美國初創公司Starcloud宣布，計劃在今年8月份將一顆冰箱大小的衛星數據中心送入太空。5月份，我國太空計算衛星星座12顆衛星發射升空，這是之江實驗室“三體計算星座”的首次發射，也是成都國星宇航科技股份有限公司（以下簡稱“國星宇航”）“星算”計劃的首發星座，標志著我國首個整軌互聯的太空計算衛星星座正式進入組網階段。中美之外，歐盟亦在積極探索在太空中建設數據中心的可能性，并不斷對降低數據中心送入太空的成本、提高發射效率等進行研究。種種跡象表明，“太空計算時代”正徐徐拉開帷幕。
持續推進太空數據中心建設
“目前，12星衛星平臺系統、載荷等完成自檢，狀態良好，進入為期3個月左右的建鏈組網在軌測試。”談及太空計算衛星星座情況，之江實驗室計算星座科研任務總體部技術總師、天基計算系統研究中心副主任李超告訴《證券日報》記者。
據了解，首發入軌的12顆計算衛星均搭載了星載智算系統、星間通信系統，能夠實現整軌衛星互聯，具備太空在軌計算能力。計算衛星單星最高算力達744TOPS（每秒744萬億次計算），首發星座具備5POPS（每秒5千萬億次計算）的太空計算能力，星間激光通信速率最大可達100Gbps（每秒千兆比特）。
與通信衛星、導航衛星、遙感衛星相比，計算衛星能夠實現將采集的信息直接在太空處理，之后給地面發回處理結果，實現“天感天算”。太空數據中心作為在太空部署的超高性能綜合計算平臺，能夠利用太陽能進行全天候供電。同時，太空環境接近絕對零度，使得數據中心無需額外的冷卻系統即可維持設備運行。算力系統可以通過輻射散熱，有效減輕傳統數據中心對冷卻系統的依賴，進一步降低能耗。
隨著計算衛星的不斷發射，太空數據中心建設加速推進。據介紹，今年，之江實驗室將攜手國星宇航、濟南智星空間科技有限公司、地衛二空間技術（杭州）有限公司等企業，共同完成超50顆計算衛星的星座布局，并計劃在2030年前后達到千星規模。
氦星光聯科技（深圳）有限公司（以下簡稱“氦星光聯”）創始人譚俊告訴《證券日報》記者，目前氦星光聯已經在無錫建立了年產能400套激光通信終端的生產線，每個月生產30多套，能夠滿足計算太空計算衛星星座后續的發射需求。
建成后，“三體計算星座”總算力可達1000POPS（每秒百億億次計算）。李超表示，1000POPS的算力規模超過了目前大部分地面數據中心能夠提供的算力。當“三體計算星座”實現這個目標，也意味著該計算星座基本完成了從研究、工程以及市場化能力的驗證。
“人工智能在太空探索中扮演著突破約束的核心角色，而算力作為人工智能的‘物理基礎’，其重要性在太空場景中被進一步放大。”和君資本資深合伙人張元廷對記者表示，AI在太空中可應對極端環境下的“通信孤島”問題、處理海量數據等，因此太空需要人工智能。
有望重構衛星產業格局
譚俊向記者詳細解釋了“天感天算”的必要性。“以遙感探測場景為例，衛星拍攝的照片數據量較大，往往需要進行壓縮才能傳輸到地面，且僅有不到十分之一的有效衛星數據能傳回地面；同時，衛星在軌道運行期間需要經過地面接收站的可視范圍才能與地面進行數據傳輸，這個過程需要兩天至三天的時間。這一方面增加了用戶通過數據作出決策的難度；另一方面也使得遙感衛星的太陽能電池板越做越長，增加了衛星制造成本。因此，‘天感天算’十分重要。”譚俊表示。
據介紹，通過衛星組網，太空計算衛星星座能夠實現全球無縫覆蓋，尤其適用于偏遠地區、海洋和空域的數據處理需求。計算衛星之間可以通過激光通信實現低時延互聯，因此能夠實時地把數據傳到地面。計算衛星同時支持數據的免壓縮傳輸，能夠幫助用戶作出更精準的判斷。未來，在計算衛星的賦能下，遙感衛星星座也有望降低建設成本。
“‘三體計算星座’未來將在應急減災、生態環境保護等多個領域發揮巨大作用，為未來智慧城市建設提供更有效的數據支撐和在軌智能服務。”李超告訴記者，“以森林防火為例，傳統模式是衛星捕獲數據，將數據傳輸至地面進行處理，處理時間為小時級。如今將計算能力和人工智能送上太空，處理時間可提升至分鐘級甚至秒級。”
李超說：“我們期待計算能力‘上天’后，太空應用的邊界能夠被大幅度拓展。”
在譚俊看來，隨著計算衛星的成功發射，衛星產業格局將被改寫。“從成本來看，單一功能能夠更好地降低衛星制造和發射成本；從功能來看，‘三體計算星座’的算力也能夠支持通信衛星、遙感衛星以及導航衛星更聚焦于單一功能。未來，既會有功能復雜的一體化多應用衛星存在，也會有單一功能的衛星，但數量比例會發生變化，單一功能衛星會占據主流。”
產業協同破解“上天”難題
全球首個太空計算衛星星座的成功發射是多方優勢技術的結晶。
在此次發射過程中，之江實驗室承擔了首發任務星載智能計算機等太空計算軟硬件和天基模型的研制工作。談及此次發射的難度，李超告訴記者，將12顆計算衛星連接在一起，工作難度相當大。之江實驗室研發了100余個硬件和200余個軟件，自研的代碼近100萬行，就是要把這個系統真正地連起來，這也是此次發射之江實驗室最大的貢獻點和最大突破。
國星宇航自主研發了智能網聯衛星平臺，配套AI載荷，推動衛星從“單功能載荷”向“全場景智能終端”升級，提升衛星智能化水平和應用效能。
氦星光聯承擔了激光通信終端的研制工作。“我們攻克的最大難點在于要求7×24每臺激光通信終端都要實時在線建立高速傳輸通信。”譚俊表示，這意味著氦星光聯需要同時完成12顆衛星之間的建立、11條新的激光通信鏈路的校準和測試，以確保其穩定性和可靠性。
此外，相關上市公司亦在不同程度上參與了對于太空算力的探索。在回復投資者關于計算衛星項目的提問時，航天時代電子技術股份有限公司相關負責人在投資者互動平臺上表示，公司型譜化激光通信終端、數據分發處理機等多項衛星載荷已全面配套用戶裝備星。浙江臻鐳科技股份有限公司相關負責人在投資者互動平臺上表示，公司是衛星互聯網元器件供應商之一。
將數據中心“送上天”的愿景在產業各方協同努力下正逐步落地。但技術瓶頸、散熱難題、輻射風險以及經濟可行性等核心挑戰，仍是當前建設過程中必須突破的關鍵障礙。
“目前，在太空中部署AI算力的瓶頸是高效散熱系統能否穩定運行。”中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會專家委員楚攀對《證券日報》記者表示，傳統的AI算力系統不適合太空部署，未來需要針對太空算力的特殊需求，研究新型AI算力系統，進而解決散熱難題。
廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強在接受記者采訪時表示，盡管太空數據中心能提升運算效率，但最終怎么將數據中心“送上天”，“送”的成本有多大，目前還不明確。“這意味著，企業在發射成本、運營成本和數據傳輸效率提升之間，還要算一筆經濟賬。”林伯強說。
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