感受空天“四维突破”

提到航空航天，你会想到什么？是神舟载人飞船、嫦娥探月工程、天宫空间站、北斗卫星导航系统？还是直飞各个大洲，连通五湖四海的飞机航线？当下，科技正在重塑航空航天探索。

抬头望，计算星座把人工智能送入太空，无人机载着“熊猫血”冲上云霄；低头看，农民靠卫星“躺着”种田，太空归来的水稻迎来首次大丰收，全球首个“不起降的机场”也即将启用……从天到地，由南及北，四川航空航天产业犹如藤蔓植物般延展，向四维突破，节节攀升。

本期《科创未来》，我们将聚焦商业航天、智慧航空、深空探索、空天产业四大领域，探寻航空航天产业的前沿科技、现实应用以及未来展望，带您领略航空航天赋能各行业秀出的全新变革与无限可能。

探前沿

刚刚过去的第二届“一带一路”科技交流大会上，成都国星宇航科技股份有限公司（下称国星宇航）展出的太空计算卫星模型，吸引了不少参观者。不到一个月前，“真身”太空计算星座021任务12颗卫星，由长征二号丁运载火箭搭载，在酒泉卫星发射中心成功发射升空，卫星进入预定轨道后，成为全球首个太空计算星座。

此举把人工智能送上太空，拉开了“太空计算时代”巨幕。何为AI计算星座，我们为什么需要？AI卫星藏着哪些前沿技术，未来还面临哪些挑战？

AI计算星座：形成“太空智能中枢”

过去，太空中只有通信、导航、遥感三种卫星。现在，计算卫星被定义为第四种卫星。以后，计算卫星会成为前三种卫星的基础，再通过卫星间的互联互通，形成一个新的网络体系，也就是计算星座。

就太空计算来说，之江实验室主任、阿里云创始人王坚认为，本质上并非载体（如服务器或卫星）革新，而是计算能力延伸。他强调：“AI不能因为算力的缺失而缺席太空，未来要把人工智能运用在太空中。”

话语如鼓点落下，传达出的急迫感不禁让人好奇：我们为何需要延伸太空的计算能力，为何需要计算卫星？

这不得不提到国星宇航本次一轨12颗卫星的另一角色——承担了自身“星算”计划的首发星座。“该计划的提出正是为了破解在轨卫星数量快速增长带来的算力挑战。”业内人士说。

放眼全球，巨型星座组网正在成为全球航天发展趋势。在传统模式中，采用“地面发指令给卫星—卫星执行—传回地面”的方法，数据需传回地面进行处理。

然而，随着卫星对地观测的分辨率越来越高，数据量不断增大，将数据全部送至地面再进行处理，不仅传输量大，数据应用的及时性也会受到影响。因此太空计算应运而生，在天上用人工智能技术把数据处理完再往下传，让“太空”成为未来算力部署的一个新的重要选择。

简单来说，就是把算力送上天。这相当于用天上的卫星替代地上的电脑，形成“太空智能中枢”。

“就本次任务来说，是要实现特定场景由‘天数地算’向‘天数天算’转变。”国星宇航相关负责人说，这有助于满足日益增长的太空即时计算需求，解决卫星数据传输“最后一公里”问题，助力我国在全球率先建成太空计算基础设施。

此外，所谓AI的尽头是算力，算力的尽头是电力。业内人士说，不同于地面数据中心依赖高能耗资源，太空计算利用太阳能，长期运营还能优化成本。

AI卫星“黑科技”：构建天地一体化算力网

茫茫太空中遨游，卫星如何实现“天数天算”？答案是提高卫星的算力。其中的关键是，提升星上决策和运行系统能力，也可以把这一能力形象地理解为给卫星穿的“外挂”——

首先要实现“算力上天、在轨组网、模型上天”。本次12颗计算卫星通过采用智能网联卫星平台、配套AI载荷、搭载星载智能计算机等太空计算软硬件和天基模型来实现。“我们还通过地面模拟和在轨测试，不断优化AI模型性能，确保其在太空环境中的准确性和可靠性。”

其次要增强首发星座在轨计算能力。每颗卫星均搭载星载智算系统、星间通信系统，具备太空计算、太空互联能力。国星宇航相关负责人进一步解释，这些卫星还像互联网将不同电脑连接在一起一样，实现卫星间的互联互通，通过高速激光通信，星间通信速率最高可达100Gbps。

计算、互联之外，卫星同步配置对地遥感载荷——

从时间维度来说，借助星载计算能力，通过有效降低数据传输成本和时间延迟，将卫星数据处理响应时间从传统以周或天为单位提升到秒级，探索验证“天数天算”；

从空间维度来说，采用国星宇航自研的卫星灵境引擎，能对卫星数据进行从二维到三维的在轨实时处理，为应急安全、低空经济、具身智能、游戏文旅等行业提供卫星三维数字孪生数据和应用服务。

面向未来，“星算”计划总体规划是将2800颗算力卫星组网，并与地面算力中心互联互通，构建未来天地一体化算力网络。

然而，目前发展太空算力卫星网络在技术和管理上仍面临不少挑战，比如如何为算力解决能源供应和器件散热问题、发射成本是否能降低、卫星维护等。

业内人士为此建议，太空计算星座建设耗时耗资源，不能单打独斗，需要更多社会力量集体参与、多方投入，共同竞逐太空计算新蓝海。