“三體計算星座”為啥把計算送上天

◎本報記者 江 耘 通訊員 陳 航

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5月14日，我國首個整軌互聯太空計算衞星星座正式進入組網階段，這也是中國“三體計算星座”的首次發射。

首次發射的消息甫一公佈便引發熱議。人們紛紛討論：“‘三體’名字是源於科幻小説嗎？”“為啥要把算力送上天？”“‘三體計算星座’具體能幹啥？”……就公眾關心的問題，科技日報記者18日專訪了之江實驗室的相關專家。

第一問：為啥叫“三體”？

傳統的人造衞星主要分為通信衞星、導航衞星、遙感衞星三大類。而“三體計算星座”並非上述任何一種衞星，它屬於第四類人造衞星——計算衞星。

早在2023年，浙江省實驗室——之江實驗室便聯合全球合作伙伴，開始構建這一太空計算系統。2024年11月，團隊宣佈正式啓動“三體計算星座”項目。

中國工程院院士、之江實驗室主任王堅解釋，“三體”一詞源於牛頓提出的著名的“三體問題”，是指當有三個或更多對象協同工作時，彼此間的相互作用如同天體之間的引力作用，呈現出一種極其複雜的關係。

“‘三體計算星座’就是希望匯聚不同創新主體的力量，共同完成太空計算的宏偉目標。”王堅説。

第二問：為啥要“送算上天”？

傳統的遙感、通信、導航等衞星數據需要先傳回地面，再由地面數據處理中心解析。這種“天感地算”的模式受限於地面站資源、帶寬等因素，數據傳輸效率低，信息損耗大，僅有不到十分之一的有效衞星數據能傳回地面，且存在數據時效差等問題。另有統計顯示，科學家使用的太陽監測等科學實驗衞星每天會產生約500G的觀測數據，但只有20G左右的數據可以傳回地面。

“三體計算星座”要做的，是讓衞星採集的信息在太空進行在軌計算，直接向地面發送處理好的結果。“這就要把計算送上天。”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介紹，有了“三體計算星座”之後，太空應用的邊界將得到很大拓展，很多原先不可能的任務也將有望實現。

本次發射的01、02號計算衞星還搭載了廣西大學和中國科學院國家天文台研製的宇宙X射線偏振探測器，將對伽馬射線暴等各類瞬變源進行在軌快速探測、證認、分類，實現雙星協同觀測。“如果沒有太空在軌計算能力，就無法完成這項工作。所以我們説，計算星座將變革太空科學研究範式。”李超説。

之江實驗室總工程師、計算星座科研任務總體部總指揮趙志峯介紹，“三體計算星座”是千星規模的太空計算基礎設施，建成後總算力可達1000POPS（每秒百億億次運算）。

本次首發12顆計算衞星是構建“三體計算星座”的第一步，搭載的星載智算系統、星間通信系統，能夠實現整軌衞星互聯，從而具備太空在軌計算能力。

其中，此次發射的計算衞星核心載荷——星載智能計算機把衞星算力從T級提升到P級，實現了10—100倍的提升；星載高通量路由器作為星座天地網絡互聯的核心設備，將完成星間、星地和星內百G比特高速率、低延遲網絡傳輸。

此外，計算衞星搭載的80億參數天基模型，是業內首個多任務模型，堪稱星座的“智慧大腦”，能夠調度衞星協同處理多源遙感數據，在軌自主完成對地觀測任務。

第三問：“三體計算星座”能幹啥？

事實上，佈局在天上的算力網，還是為地上的人服務的。

“以森林防火為例，傳統模式是衞星捕獲數據，將數據傳輸至地面進行處理，處理時間為小時級。如今將算力和模型送上天，處理時間可從小時級提升到分鐘級甚至秒級。”李超表示，“三體計算星座”未來將在城市治理、應急救災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。

記者瞭解到，之江實驗室今年將完成超50顆計算衞星的星座佈局，並計劃在2027年前完成100顆左右的計算衞星規模建設。（科技日報杭州5月18日電）