算力上天！首批12星成功入轨，“三体计算星座”开启太空计算新时代

5月14日12时12分，太空计算卫星星座搭载长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，标志着我国首个整轨互联的太空计算星座正式进入组网阶段。一箭十二颗计算卫星是之江实验室发起的“三体计算星座”的首次发射，也是国星宇航“星算”计划的首次发射。

“三体计算星座”是由之江实验室协同全球合作伙伴共同打造的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）。通常，卫星需先将数据传回地面，再由地面数据处理中心对其进行解析，这种“天感地算”的模式受限于地面站资源、带宽等因素，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。解决这一问题正是之江实验室构建“三体计算星座”的出发点。

为什么要构建“三体计算星座”？

“现在的卫星主要是分为通信、导航、遥感这几种，我们希望继通导遥星，设计出一种新的卫星——计算卫星。”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解释，这项创新工程包含将算力送到太空、实现卫星之间的互联、最终将人工智能模型送上太空这三大核心目标。

“对于之江实验室而言，不是简单地发卫星，我们是要构建太空计算星座，把算力送到太空，实现计算卫星之间的互联互通，进而把人工智能送上天。”中国工程院院士、之江实验室主任王坚表示。

本次首发入轨的12颗计算卫星均搭载了星载智算系统、星间通信系统，能够实现整轨卫星互联，具备太空在轨计算能力，将构建天地一体化网络。计算卫星最高单星算力达744TOPS（每秒万亿次运算），星间激光通信速率最大可达100Gbps（比特每秒），12颗卫星互联后具备5POPS（每秒千万亿次运算）计算能力和30TB存储容量。卫星同时搭载了80亿参数的天基模型，可对L0-L4级卫星数据进行在轨处理，将执行异轨卫星激光接入、天文科学观测等在轨试验任务。

为什么叫“三体计算星座”？这个名称源于牛顿提出的“三体问题”，其本质是当有三个以上的对象协同工作时，主体之间的相互作用如同天体之间的引力作用一样，是一种极其复杂的关系。“三体计算星座”汇聚了不同创新主体的力量，在星座的建设、投入、使用等方面均探索了机制创新，通过共商、共建、共享、共发展的模式，共同实现太空计算愿景。

为何要将算力送上太空？李超举了一个直观的例子：“传统遥感卫星拍摄城市交通画面，数据传回地面后，可能需要1小时来进行处理。”把算力带到太空就可以实现数据的在轨处理，这样大量的数据不用下传，可以实时处理，提高太空数据处理的时效性，使将智能搬到太空成为可能。

“2024年7月，我们成立了之江实验室计算星座科研任务总体部，实施有组织的科研。团队突破了包括星载智能计算机、星载高通量路由器、天基分布式操作系统和天基模型等多项关键软硬件技术。”李超表示，最大的技术挑战不在于单项技术的突破，而在于将12颗卫星在太空中连成一个完整的系统，并实现与地面的互联互通，构建真正的天地一体化智能计算系统。

12星互联开启计算卫星星座布局

“传统的卫星大多是单颗与地面互联，即便有多颗，相互之间也无法互联。我们面临的挑战是要让12颗卫星在轨协同工作。”李超特别强调了三大技术难点，首先是激光通信技术，卫星以每秒7公里高速运动，而星间激光通信终端口径仅十几毫米，要在相距1500公里的情况下实现秒级光斑锁定，这在全球范围内都是重大技术难题；其次是太空环境下的算力稳定性问题，P级（千万亿）算力计算机面临单粒子翻转和栓锁效应的挑战；第三是系统集成的复杂性，12颗卫星包含100多个硬件载荷、200多个软件模块和近百万行代码。

面对这些挑战，天基计算系统研究中心200多名科研人员与国星宇航等合作伙伴连续奋战、不分昼夜。特别是今年年初的嘉兴联调阶段，团队采用“人歇卫星不歇”的三班倒工作模式，最终按时完成了发射前的各项准备工作。

“单颗卫星要实现同等算力，需要配备巨大的太阳能帆板和电池，卫星体积会非常庞大。”谈及12颗卫星组网的优势，李超指出，通过分布式计算，将多个低成本卫星连成系统，这正是云计算理念在航天领域的应用。“这种创新设计不仅大幅降低了卫星建设成本，还显著提高了系统的稳定性和可靠性。”

之江实验室“三体计算星座”指挥控制大厅记者 汪雨晨 摄

在之江实验室“三体计算星座”指挥控制大厅，首发卫星的第一组遥测数据已经顺利回传。而此时，科研团队已经马不停蹄地投入到后续的研发工作中，确保卫星组网、在轨任务等的顺利执行。

“三体计算星座”新一轨卫星发射任务的研制工作也已经启动。“今年，之江实验室将携手国星宇航、智星空间、地卫二、开运联合、蓝箭鸿擎、十方星链、中科睿格、微纳星空等，共同完成超50颗计算卫星的星座布局。”之江实验室计算星座科研任务总体部总指挥、之江实验室总工程师赵志峰说。