半月談記者 朱涵

5月14日一條中國衛星發射成功的消息，讀起來可能有點奇怪——“太空計算衛星星座成功發射”。前8個字連起來，究竟是啥意思?再細了解的話，科學家又說這意味著“三體計算星座”正式進入組網階段……

啥?“三體”?劉慈欣設計的嗎?還真不是。“三體計算星座”到底是什么，又意味著什么，來聽聽主導這一發射計劃的之江實驗室里的科學家們怎么說。

“三體”“計算”“星座”，都是啥意思?

我們熟悉的人造衛星，大體分為通信衛星、導航衛星、遙感衛星三類。不過，構建“三體計算星座”的衛星并非上述任何一種衛星，而是第四類人造衛星——計算衛星。

目前，多數衛星自己無法處理數據，而是將數據傳回地面的數據處理中心加以解析，但這種“天感地算”的模式往往受限于地面站資源、傳輸帶寬等因素，僅有不到十分之一的有效衛星數據能傳回地面，數據時效也不夠理想。

“目前發射衛星，很像‘放風箏’，都是衛星與地面‘單線聯絡’，衛星和衛星之間不聯通。”之江實驗室天基計算系統研究中心副主任李超說，之江實驗室提出構建“三體計算星座”，就是想打通這些瓶頸。

“三體計算星座”首軌衛星示意圖

2023年，之江實驗室聯合全球合作伙伴提出構建這一太空計算系統的設想。次年11月，“三體計算星座”正式啟動。

為啥取名叫“三體”?中國工程院院士、之江實驗室主任王堅解釋說，這和科幻小說倒沒什么關系，而是轉化了一下牛頓提出的“三體問題”。牛頓當年的思考著眼于天體之間引力作用的復雜，之江的愿景則是讓互聯互通的衛星協同計算成為現實。一句話，“三體計算星座”不是簡單地送衛星上天，而是要構建太空計算星座，把算力送上太空，進而將太空變成人工智能應用的新場景。

在研發過程中，之江實驗室將單顆衛星的算力從T級提升到了P級，也就是10至100倍的提升。此外，實驗室還研發了天基分布式操作系統，堪稱“星座資源管家”，可以勝任星座算力、存儲、網絡等資源的統籌協調，編排調度在軌計算任務及應用狀態監測更不在話下。

據了解，5月14日發射的一箭12星中，最高單星算力達744TOPS(每秒744萬億次計算)，整體具備5POPS(每秒5千萬億次計算)在軌計算能力和30TB存儲容量。衛星同時搭載了80億參數的天基模型，可實現分類、解譯、檢測等12類遙感任務的在軌處理。

組網“三部曲”怎么干?

5月14日12點12分發射，12點59分，一箭12星的第一組遙測數據傳回，證明衛星已正常入軌。之江實驗室科研團隊馬不停蹄地投入到后續工作。

之江實驗室天基計算系統研究中心團隊在工作

“第一，星與星之間建立聯系;第二，星與地之間建立聯系;第三，星與地建成一個網絡。”李超這樣概括組建“三體計算星座”的三部曲。目前，衛星的太陽能板已經正常展開，進入“爬軌”階段，研究團隊也已完成對載荷的自檢。

根據計劃，“三體計算星座”12顆衛星將于6月中旬完成入軌，進入為期3個月左右的建鏈組網在軌測試。目前，新一軌衛星發射任務的研制工作也已經啟動。今年，之江實驗室還將攜手國星宇航、智星空間、地衛二等企業，共同完成超50顆計算衛星的星座布局。

最終，“三體計算星座”的目標是打造千星規模的天基智能計算基礎設施，建成后總算力規模將達到1EOPS(每秒百億億次運算)，這樣的算力水平，有望超過目前地面上大部分單體數據中心。

憑著團隊各方的精誠合作，從項目立項啟動，到首發任務成功發射，“三體計算星座”只用了不到9個月時間。但大家深知，這只是馬拉松賽跑完了最初一公里。從硬件防輻射到完善在軌協作，茫茫太空蘊藏的挑戰，還將考驗團隊的勇氣與智慧。

如何為更多前沿探索賦能?

“三體計算星座”中的衛星，工作效率較之傳統衛星，提升極為明顯。

比方說，遙感行業就可以直接感受到這種對比。傳統遙感衛星的工作方式，是把圖片拍下來，再將數據傳到地面處理，耗時以小時計。但如果衛星可以互聯、模型能夠上天，數據處理的效率將提升到分鐘級甚至是秒級。

“有了計算星座在太空中之后，一部分數據在太空中就能處理完，直接送到用戶手里去。”李超說，衛星計算資源的快速響應，對智慧城市、環境治理等領域而言，會是雪中送炭式的重要幫助。

另一大變化，就是兩顆衛星之間的計算協同得以初試身手。本次發射中，中國科學院國家天文臺、廣西大學與之江實驗室合作，為衛星搭載X射線偏振探測器。這一設備，就是裝在兩顆衛星上，以兩顆衛星的算力協作，更好探測太空中轉瞬即逝的伽馬射線暴。

更令人興奮的是，衛星同時搭載了80億參數的天基模型，可在軌處理L0-L4級衛星數據，這是我國將人工智能送上太空的第一步，有望支撐科學家探索更多的太空未知。

西班牙《日報》網站刊文認為，三體計算衛星的發射，標志著中國已經開始打造世界首臺太空超級計算機。不過在王堅看來，“天感天算”還僅僅是天基智能計算基礎設施最簡單的應用，“就像有了電之后點亮了燈泡”。“三體計算星座”更為神奇的潛力，還將助力中國太空探索迎來更多高光時刻。