“三体计算星座”为啥把计算送上天

◎本报记者 江 耘 通讯员 陈 航

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5月14日，我国首个整轨互联太空计算卫星星座正式进入组网阶段，这也是中国“三体计算星座”的首次发射。

首次发射的消息甫一公布便引发热议。人们纷纷讨论：“‘三体’名字是源于科幻小说吗？”“为啥要把算力送上天？”“‘三体计算星座’具体能干啥？”……就公众关心的问题，科技日报记者18日专访了之江实验室的相关专家。

第一问：为啥叫“三体”？

传统的人造卫星主要分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星三大类。而“三体计算星座”并非上述任何一种卫星，它属于第四类人造卫星——计算卫星。

早在2023年，浙江省实验室——之江实验室便联合全球合作伙伴，开始构建这一太空计算系统。2024年11月，团队宣布正式启动“三体计算星座”项目。

中国工程院院士、之江实验室主任王坚解释，“三体”一词源于牛顿提出的著名的“三体问题”，是指当有三个或更多对象协同工作时，彼此间的相互作用如同天体之间的引力作用，呈现出一种极其复杂的关系。

“‘三体计算星座’就是希望汇聚不同创新主体的力量，共同完成太空计算的宏伟目标。”王坚说。

第二问：为啥要“送算上天”？

传统的遥感、通信、导航等卫星数据需要先传回地面，再由地面数据处理中心解析。这种“天感地算”的模式受限于地面站资源、带宽等因素，数据传输效率低，信息损耗大，仅有不到十分之一的有效卫星数据能传回地面，且存在数据时效差等问题。另有统计显示，科学家使用的太阳监测等科学实验卫星每天会产生约500G的观测数据，但只有20G左右的数据可以传回地面。

“三体计算星座”要做的，是让卫星采集的信息在太空进行在轨计算，直接向地面发送处理好的结果。“这就要把计算送上天。”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介绍，有了“三体计算星座”之后，太空应用的边界将得到很大拓展，很多原先不可能的任务也将有望实现。

本次发射的01、02号计算卫星还搭载了广西大学和中国科学院国家天文台研制的宇宙X射线偏振探测器，将对伽马射线暴等各类瞬变源进行在轨快速探测、证认、分类，实现双星协同观测。“如果没有太空在轨计算能力，就无法完成这项工作。所以我们说，计算星座将变革太空科学研究范式。”李超说。

之江实验室总工程师、计算星座科研任务总体部总指挥赵志峰介绍，“三体计算星座”是千星规模的太空计算基础设施，建成后总算力可达1000POPS（每秒百亿亿次运算）。

本次首发12颗计算卫星是构建“三体计算星座”的第一步，搭载的星载智算系统、星间通信系统，能够实现整轨卫星互联，从而具备太空在轨计算能力。

其中，此次发射的计算卫星核心载荷——星载智能计算机把卫星算力从T级提升到P级，实现了10—100倍的提升；星载高通量路由器作为星座天地网络互联的核心设备，将完成星间、星地和星内百G比特高速率、低延迟网络传输。

此外，计算卫星搭载的80亿参数天基模型，是业内首个多任务模型，堪称星座的“智慧大脑”，能够调度卫星协同处理多源遥感数据，在轨自主完成对地观测任务。

第三问：“三体计算星座”能干啥？

事实上，布局在天上的算力网，还是为地上的人服务的。

“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。如今将算力和模型送上天，处理时间可从小时级提升到分钟级甚至秒级。”李超表示，“三体计算星座”未来将在城市治理、应急救灾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。

记者了解到，之江实验室今年将完成超50颗计算卫星的星座布局，并计划在2027年前完成100颗左右的计算卫星规模建设。（科技日报杭州5月18日电）