从科幻到现实的“天基之路”
杭州科学大讲堂第224讲 第六期“科协学堂”深度解读“三体计算星座”
2025年5月14日,我国航天领域迎来历史性时刻——长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心将“三体计算星座”首批12颗计算卫星精准送入预定轨道,标志着我国首个整轨互联的太空计算卫星星座正式进入组网阶段。这一由之江实验室主导研发的千星规模太空计算基础设施,旨在构建全球覆盖、实时在线的太空算力网络,为智慧城市、应急救灾、环境监测等领域提供颠覆性技术支撑。
为深入解读这一里程碑事件的技术内涵与战略意义,7月15日上午,杭州科学大讲堂第224讲特邀之江实验室天基计算系统研究中心副主任、浙江大学博士生导师李超研究员,作“三体计算星座:开启太空计算新时代”的主题报告。活动吸引了航天科技、人工智能及信息技术领域的100余名产业代表和科技工作者参与。杭州市科协党组成员、副主席孟祥胜出席并为李超研究员颁发铭谢牌。
作为“三体计算星座”技术总师,李超研究员的报告从三个维度展开:首先详细论证了建设太空计算星座的必要性,分析了国内外相关星座建设的发展现状;其次,深入阐释了“三体计算星座”的概念内涵,系统介绍了该星座的建设思路、主要建设内容及涉及的关键技术;最后,重点分享了其科研团队在星座研制过程中的创新突破和面临的挑战,以及星座成功发射后前7周在轨测试的进展情况。
他介绍说,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”属于第四类——算力卫星。通常卫星采集信息回传,由地面解析处理,但这种传统的“天感地算”模式,受限于地面站资源、带宽等因素,时延高、效率低,而“三体计算星座”正是要解决这一问题,它通过星载智能计算机与星间激光通信技术,首次实现“天数天算”。
此次成功发射的12颗卫星单星算力达744tops,整体形成5pops的太空计算能力,搭载的80亿参数天基模型可执行天文观测、遥感数据实时处理等任务,将数据响应时间从小时级压缩至分钟级。这一变革对智慧城市、应急救灾等领域意义深远。例如,卫星可直接在轨识别森林火灾、洪水等灾害,并通过30tb的轨道存储容量快速下传关键信息;在商业航天中,卫星影像的ai压缩比从传统4倍提升至10倍,大幅降低传输成本。
随着空间任务复杂度的提升与人工智能技术的突破,构建天基智能计算基础设施已成为推动空间科学与产业发展的关键方向。在此背景下,我国建设太空计算星座具有重大战略意义。如何建设“三体计算星座”?它的创新机制又是什么?李超研究员在报告中进行了详细解读:三体计算星座通过“共商共建共享共发展”的新机制,联合全球创新主体构建完全开放的天基智能计算基础设施,实现“计算上天,星间组网,模型上天”,打造新型国际科技创新合作平台,为空间各类航天器提供天基计算服务,推动“人工智能 科学”、“人工智能 国际合作”的快速实现。
针对“三体计算星座”的建设框架,李超研究员进一步阐述道,项目采用分层异构的星座组网模式,整合低轨卫星与中高轨节点的优势,形成全球覆盖与算力均衡的天基网络。在技术实现层面,团队已突破星间激光通信、在轨边缘计算、轻量化ai模型部署等关键技术,构建了抗辐射、低延迟的天基计算系统。这些技术成果不仅可支撑空间科学实验、地球观测等任务,更能为商业航天、智慧城市、应急通信等领域提供算力支持,形成“研发-应用-迭代”的可持续生态闭环。
在李超研究员看来,卫星互联的复杂度堪比牛顿的“三体问题”。他生动地用放风筝作比喻,让听众直观感受同时控制12只风筝升空的难度,而三体计算星座的研制与发射则面临更为复杂的挑战。面对这些技术难题,科研团队充分发扬实干精神,甚至牺牲春节假期与家人团聚的时间,经过刻苦研制、往返奔波、反复测试,仅用9个月就完成了12颗卫星的研制与发射任务,在太空计算领域取得了突破性进展,实现了多个第一次。
在互动环节中,在场听众与李超研究员围绕“三体计算星座”的技术前景、行业应用以及智能计算领域人才培养的院校选择等议题展开了深度交流。李超研究员以专业且耐心的态度逐一回应,现场氛围热烈。在探讨青少年学生前沿科技教育路径时,他特别肯定了杭州在科学普及教育方面做出的许多创新尝试,诸如市科协搭建的杭州科学大讲堂等科普平台,之江实验室开放日活动以及云栖小镇2050大会等,都为青少年学生提供了多元化前沿科技学习机会,值得参与和体验。
本次大讲堂由杭州市科学技术协会主办,杭州市科技工作者服务中心与拱墅区科学技术协会联合承办。作为市科协打造的高端品牌活动,杭州科学大讲堂自2007年创办以来,已累计举办超220场主题讲座,受众达百万人次,内容涵盖人工智能、量子科技、低空经济、生物合成等前沿科技领域,持续为政产学研用协同创新和公众科学素养提升搭建重要学习交流平台。(服务中心)