浙江在线5月24日讯（记者 汪雨晨）5月14日，酒泉卫星发射中心的轰鸣声划破长空，由之江实验室主导构建的“三体计算星座”首批12颗计算卫星成功发射。这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。
从项目立项，到首发星座成功上天，总共只用了9个月的时间。在这背后是，“三体计算星座”项目200余位科研人员日夜奋战，从星地协议无法畅通运行，到需要逐字节筛查代码中的问题，再到解决内存冲突引发系统崩溃……科研团队跨越重重技术“大山”，用智慧和汗水在浩瀚太空中搭建起一座计算“天梯”。
把计算送上天
“三体计算星座”是什么？
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，用形象的一句话向记者描述：想象一下，我们把地面上的云计算数据中心“搬”到了太空中，这就是“三体计算星座”的基本概念。
李超进一步阐释，传统卫星工作模式可以概括为“天感地算”——卫星在天上收集数据，传回地面处理。这种方式存在明显瓶颈：受限于地面站资源和通信带宽，卫星收集的数据中只有不到十分之一能传回地球，而且处理延迟严重。而“三体计算星座”实现了“天感天算”的革命性突破：数据在太空直接处理，只将有用结果传回地球。
比如卫星拍摄城市交通画面，传统方式需要用1小时的时间传回地面再处理。而“三体计算星座”构建完成后，有望在几秒内完成分析，直接告诉我们某条路上有多少辆车。这种变革将卫星数据响应时间从天级、小时级缩短到秒级，极大提升了效率。
更令人惊叹的是，这些卫星之间通过激光通信系统相连，比普通家庭宽带快上千倍。它们还搭载了拥有80亿参数的天基模型，相当于给卫星装上了“大脑”，让卫星能够自主分析拍摄到的图像和数据。
发射现场 图源之江实验室
在“三体计算星座”项目的攻坚战中，科研团队曾面临一座看似难以逾越的“大山”——国内首次应用一套全新的星地协议。这段从质疑到突破的历程，成为团队奋斗最鲜活的注脚。
“第一次星地链路测试不通，所有人心里都咯噔一下。”2024年11月，颜迪颖和团队第一次测试这套国内首次应用的星地链路协议。身为之江实验室计算星座科研任务总体部工程总体部总师助理，她深知，作为星上节点的管理链路，这个协议非常关键，如果失败，将会颠覆整个计算星座的技术方案。
颜迪颖清楚记得当时的压力，更棘手的是，国内尚无该协议的应用先例，大家心里都没有底，项目成员只能一步步发现问题，再解决问题。
颜迪颖迅速制定了链路协议测试步骤，明确了全部的测试项。为了加快链路协议的畅通速度，这场“协议保卫战”升级为七方联合作战。来自成都、上海、西安、湖南、宁波等地的设备厂商齐聚之江实验室，每天召开30分钟“闪电会议”高效同步进展，一旦涉及技术细节，会议便可能拉长至数小时。
面对各方对问题根源的争执，之江实验室团队创新性地采用分段隔离法，“就像查水管漏水，我们在每个节点加装‘听诊器’，精准辨别出现问题的位置和原因。”颜迪颖回忆，当时需要逐字节比对二进制码，“几百兆的数据里找问题，就像在沙漠里找一粒特定的沙子。”
今年1月，持续两个月的鏖战后，协议终于全线调通。这套星地双向通信的协议，让地面远程登录访问星上设备成为了现实。
一场跨单位的“通译”之战
“三体计算星座”首发任务是一项系统工程，涉及卫星系统、地面应用中心、测控系统、运载火箭系统和发射场系统等5大系统，因此也汇聚了不同创新主体的力量。之江实验室联合国星宇航、氦星光联、航天驭星、天链测控等合作伙伴于2024年7月成立计算星座科研任务总体部，各展所长，齐头并进。
其中，卫星系统由卫星平台、太空计算载荷等2大部分组成。之江实验室负责首发任务星载智能计算机、星载路由器、天基分布式操作系统、天基模型等太空计算软硬件的研制，国星宇航专注于智能网联卫星平台的研发和整星制备，氦星光联则承担了激光通信终端的研制工作……
“因为卫星系统单机众多、系统复杂，平台及载荷会涉及多家研制单位，地点涉及成都、上海等多个地市，任何一环出问题，都会造成整个系统无法按设计要求正常工作。”之江实验室计算星座科研任务总体部工程总体部总师助理周智慧说
计算星座不仅包含之江实验室自研的太空计算软硬件和天基模型，还需与卫星平台、激光通信终端等连接，任何微小偏差都可能导致系统“失语”。
不同于单一产品研发，系统工程要求所有模块“无缝拼接”。周智慧拿身体进行比喻：“就像身体关节，单个关节健康不等于能跑步。得让大脑、小脑、四肢全配合，还要保证它们在太空极端环境下‘长跑’不抽筋。”
2024年下半年起至发射前团队辗转成都、嘉兴、上海等地，开展多次“集成联合试验”。一次次四方奔赴的联合试验中，最常遇到的是“语言与系统不通”的难题，“因为我们是科研单位，对方是工程单位。同时，大家的研究方向及关注点不同。”可能各个单机在单元或分系统测试时一切正常，但多方联试时就会出现“系统冲突”，“就像两个人抢同一把椅子，单跑都顺畅，并行就崩溃。”
“作为计算星座的总体单位，我们不是交付出自己负责的内容就结束，而是必须保证整个星座系统可靠。”周智慧说，当合作方遇到问题时，之江实验室团队会主动调集资源协助合作单位排查问题，并且共同解决问题。“最终目标是整个系统成功，不是某个单机数据漂亮。”
12颗计算卫星，关联的是百余个硬件、200余款软件、近百万行代码。在参与的科研人员看来，这种“有组织的科研模式”，打破了各科研主体间的壁垒，将技术创新与工程实践紧密融合，也为后续重大科研项目提供了宝贵经验。
发射现场 图源之江实验室
百万行代码织就“太空神经网络”
位于之江实验室的“三体计算星座”指挥大厅中，“忠诚、无我、超越”几个大字格外醒目，这里曾经见证计算星座团队200多号科研人员为期200多天的技术“攻坚行动”。
“从项目立项启动，到首发任务成功发射，只用了不到9个月的时间。”李超表示，“在传统航天项目里，几乎是不可能实现的。”
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。
之江实验室联合国星宇航、氦星光联、航天驭星、天链测控等合作伙伴，于2024年7月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。百余个硬件、两百余个软件、近百万行代码，总体部的200多名科研人员不分昼夜，以集智攻关的努力顺利完成首发任务的各项研制工作。
在500公里轨道上，这些单颗200公斤不到的卫星正改变传统遥感的工作模式。“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”未来将在应急减灾、生态环境保护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。
值得一提的是，本次发射的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，将通过天基天文时域模型对伽马射线暴等各类瞬变源进行在轨快速探测、证认、分类，并触发双星协同观测，实现秒级判断和99%的识别准确率，以“人工智能+”推动太空科学研究范式变革。
目前，团队正在为卫星的组网进行紧张的调试，24小时轮班，利用每天每星40多分钟的测控窗口调试。“深夜12点、2点的弧段都得抢。比较幸运的是，目前12颗星状态良好，仅少数载荷需远程修复。”李超说。
此次发射的这12颗卫星只是开始，“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。
按照计划，到2030年，“三体计算星座”将扩展至千星规模，总算力达到每秒百亿亿次运算，算力相当于40万台智能电脑，构建起真正的“太空计算基础设施”。届时，普通民众也能通过手机APP等便捷方式，直接调用太空计算资源和卫星服务。
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