مقاومة الإشعاع، التبريد، التكلفة هل يتبقى أمام قوة الحوسبة لإرسالها إلى الفضاء عدة مراحل؟

在4月3日的2026太空算力产业大会上，关于一款“鱼代码”APP的描述映射出未来太空算力普惠的愿景。

中国科学院计算技术研究所副研究员刘垚圻分享了一名学生的畅想——有渔民在APP上询问：“金枪鱼在哪里？”随后，天上的卫星通过高光谱相机找鱼，智慧大脑进行推算，最后通信链路给出包括位置、捕捞器具等答案。

这一看似科幻的场景，有望随着“太空算力”从概念走向工程化而加速照进现实。

大会现场，政产学研代表共同探讨“把算力送上太空”的难点以及路径。在多位行业人士看来，目前国内太空算力商业化之路面临着关键技术、经济成本等多重挑战，产业界也正在通过技术创新与模式变革寻求破局。

“算、通、热、能”关关不易

何为太空算力？多位行业人士和专家介绍，太空算力指的是依托空间技术，通过在轨部署计算系统、数据存储系统及高速数据互联设施，构建集算力、存力、运力为一体的空间信息基础设施。

传统模式下，卫星需先将数据传回地面，之后地面数据处理中心对其进行解析，也就是“天数地算”。而在太空算力体系下，卫星变成“带翅膀的计算机”，可实现在轨数据实时处理与自主决策。

中国信息通信研究院云计算与数字化研究所副所长李洁提到太空算力发展的“三个阶段”，即天数天算、地数天算、天基主算。目前，太空算力处于探索“天数天算”阶段，正从概念验证迈向工程化早期。

去年下半年开始，太空算力受到不少关注。它的爆火，一方面是AI浪潮对海量数据处理、地面数据中心能耗激增等因素驱动，另一方面也是技术验证实现突破、多项支持政策出台。

不过，将算力部署至太空并非易事。

国星宇航首席运营官刘京晶在接受第一财经等媒体采访时表示，“算、通、热、能”是产业发展面临的难点。算力上，需攻克高性能抗辐照的计算芯片及载荷；通信上，要实现高速稳定的星间/星地激光建链；散热上，要解决超高热流密度的热采集及超大面积的散热技术；能源上，需构建大规模新型能源供电系统。

刘垚圻详细讲述了“抗辐照计算芯片”“热管理”等问题。比如，辐照问题会导致单粒子翻转、单粒子闩锁，直接造成芯片的数据错误。此外，真空和极端温差会引发材料疲劳、性能漂移等。

他提到，在没有空气对流的真空环境中，习以为常的风冷散热方式完全失效。如今，一颗高性能AI芯片的功耗高达数百瓦，其热流密度远超传统宇航级芯片，只能依赖于结构更复杂的液体循环散热，这也带来了新的系统性工程难题。

“从芯片的热量如何导出，到导热垫片的软硬选择，再到液冷板的微通道设计、冷却工质的长期稳定性、循环泵的可靠性，每一个环节都如履薄冰，是一个需要大量实验验证的系统性科学问题。”他举例称，一个算力高达3P（千万亿次）的在轨计算机项目，曾因一个肉眼几乎无法察觉的微小气泡，在地面测试罐中反复归零，耗时一年之久。

刘垚圻还认为，太空的应用生态几乎还没有起步，太空信息领域生态构建迫切。

多元技术路线攻关

面对严苛的物理挑战和巨大的市场前景，全球的探索者们展示了从系统架构、芯片、能源、散热到运载的多元技术路线。

系统架构方面，中兴通讯首席科学家向际鹰归纳为三条主要路径。

第一条是Google所探索的“星上集群”路线。它将数颗卫星以几百米的极近距离编队，运行于不进入地球阴影的晨昏轨道。极近的距离使星间可借助高速激光构建类似地面数据中心内部网络，从而支持在轨完成AI模型的训练与推理。该方案对超精细编队控制要求极高，技术门槛高。

第二条是马斯克“星链”所代表的“分布式计算”路线。这一路线依托“星链”数以万计、单星算力较弱的通信卫星，广泛分布。这种架构适合低时延的推理任务，但难以支撑AI训练所需的海量数据交换与参数同步，分布式系统的带宽和延迟成为瓶颈。

第三条则是欧洲停留在纸面上的“太空超算中心”构想。其理念类似于建造一个“计算空间站”，通过多次发射，在轨道上组装一个庞大的、集中的超级计算机。

结合国情和产业特色，向际鹰建议跟进第二条，即分布式计算路线。“入门门槛相对较低，也可以通过发射卫星数量优势来弥补单星质量的不足。”

芯片方面，行业人士则提出了商用轻度定制、专用抗辐照以及太空原生芯片等。向际鹰提到，英伟达、谷歌均采取基于地面芯片轻度定制，这一路线同样适用于中国。

刘垚圻还抛出一个更前沿的设想：可以利用太空环境本身设计全新的材料和器件，也许未来的太空计算机不应该“抗辐照”，而应该“吸收辐照”。

散热方面，主动热控在大会中被多次提及。例如，银河航天已在2023年发射的平板式卫星上验证了泵驱动散热系统；中科院计算所正在攻关微流道设计、泵设计等系统性工程问题。

产业生态构建也提上了日程。大会现场举行了算力产业发展方阵“太空算力专业委员会”成立仪式。据介绍，作为业内首个面向全国的专业化协同平台，专委会凝聚了院士专家、龙头企业、科研院所与金融机构等产业链力量。李洁表示，专委会的成立将提升算力与航天产业链协同程度，打造全要素融合的产业生态圈。

كيف تُحسب بنود التكلفة؟

تحتاج صناعة الحوسبة الفضائية إلى دعم عدة حلقات تقنية للتطوير. وهذا يعني أن تكلفة نشر الحوسبة الفضائية مرتفعة.

كيف تُحسب بنود التكلفة؟ أجرى سونغ تشنغجي، باحث في قسم التصميم العام لمركبات الفضاء في بكين (معهد 501 للفضاء)، بحثًا واستطلاعًا ذا صلة سابقًا. وقد قام بتفكيك بنية تكلفة دخول الحوسبة إلى الفضاء: تكاليف الإطلاق تشكل نحو 30%-40%، وتكاليف تصنيع الأقمار الصناعية نحو 20%-30%، أما التعديلات لتحسين التوافق مع بيئة الفضاء (مثل مقاومة الإشعاع والتبريد) وشرائح الحوسبة ونظم الطاقة فتتوزع فيها نسب معتبرة أيضًا. وإذا تم إنشاء مركز بيانات بنفس قدرة 30 ميغاواط، فإن إجمالي تكلفة الحوسبة الفضائية لا يزال أعلى من تكلفة نظيره على الأرض بحوالي رتبة واحدة.

في هذه الحالة، متى ستشهد صناعة الحوسبة الفضائية نقطة التحول؟ وكيف يمكن تحقيق حلقة إغلاق تجارية (Commercial Closed-Loop)؟

يُعد خفض تكلفة نقل الصواريخ إلى المدار إجماعًا لدى العاملين في هذا المجال. ضمن ذلك، أشار كل من Blue Arrow Aerospace وXingji Rongyao وغيرها خلال مشاركاتهم إلى التغلب على تقنية استرجاع الصواريخ، بما يتيح إعادة استخدام الصاروخ.

“إذا أمكن تحقيق التصنيع على نطاق صناعي بسلاسة، ووفقًا لتصميم يسمح بإعادة استخدام الصاروخ من الدرجة الأولى 20 مرة، فستهبط تكلفة الإطلاق إلى نحو 20 ألف يوان/كغ.” كما توقع شّي هونغجون، نائب المدير العام لمجموعة Xingji Rongyao، أنه إذا تم حل قابلية إعادة استخدام الدرجتين من جانب قدرة النقل، فيمكن عندئذٍ موازنة تكاليف الأرض والفضاء.

بالإضافة إلى تكاليف النقل، تُعد أيضًا عوامل مثل الإنتاج الضخم لخلايا الطاقة الشمسية البيروفسكيت (钙钛矿光伏) وانخفاض تكاليف العتاد للشرائح التجارية من العوامل المهمة التي تدفع تطوير الحوسبة الفضائية.

يبدو أن نقطة تحول الصناعة ليست بعيدة. كما تتوقع بعض المؤسسات أنه بحلول عام 2030 سيتجاوز حجم سوق الحوسبة الفضائية العالمي عتبة تريليون دولار أمريكي.

صرح العديد من العاملين في المجال في مقابلاتهم أن الوقت الحالي يشهد حاجة ملحة إلى تطوير الحوسبة الفضائية في مجالات مثل أمن الدولة، واقتصاد الطيران منخفض الارتفاع، ورصد المحيطات، وخدمات المعلومات. وتتركز سيناريوهات التطبيقات التي تمر أولًا بحلقة الإغلاق التجارية بشكل أساسي في المجالات التي تتطلب زمنًا حقيقيًا شديدًا، أو يصعب تغطيتها بواسطة الشبكات الأرضية، أو تكون تكلفتها مرتفعة جدًا. مثل المراقبة عن بعد والاستشعار عن بعد، بما في ذلك السلامة الطارئة ورصد البيئة.

“مقارنة بمراكز الحوسبة الأرضية، فإن الاختلاف في الحوسبة الفضائية يكمن في ‘الزمنية’ و‘التغطية’.” أضافت شِي لينا، نائبة مدير قسم مراكز البيانات في معهد Yun وBig Data التابع لمعهد الصين للاتصالات (الصين信通院)، أن أقمار الحوسبة يمكنها تشكيل شبكة عبر اتصالات ليزر، مما يتيح تغطية عالمية متواصلة، ثم معالجة البيانات مباشرة في المدار وإرسال معلومات عالية القيمة. وهذا يمكن أن يختصر مدة بيانات سيناريوهات مثل الإنذار المبكر للكوارث ومراقبة الموارد.

تيان يي كونغ جian (Tianyi Space) هي شركة تعمل في تشغيل كوكبة أقمار صناعية للاستشعار SAR التجارية (الرادار بفتحة تركيبية). يرى رين ويجيا، المؤسس المشارك وCTO للشركة، أن الحوسبة ستحدد النصف الثاني من مسار الفضاء التجاري. خلال السنوات الماضية، واصلت الشركة رفع قدرة الحوسبة على متن الأقمار، وهي تعمل حاليًا مع جامعة Beihang (北航) لرفع الحوسبة إلى حوالي 200 Token. وهذا سيجعل خدمات الاستشعار عن بعد تنتقل من زمن الاستجابة على مستوى الأيام إلى مستوى الساعات، وبالمستقبل إلى مستوى الدقائق، وبالتالي تحقيق إنذار فعّال للكوارث.

“كلما ازدادت قوة الحوسبة الفضائية، اتسعت حدود التطبيقات على نحو متزايد، وكلاهما يكوّن حاليًا حلقة تغذية راجعة إيجابية.” يؤمن رين ويجيا: “خلال السنوات الخمس المقبلة، ستتحول الحوسبة الفضائية من ‘سلعة فاخرة’ إلى البنية التحتية القياسية لمرافق شبكة الإدراك العالمية.”

（المصدر: First Finance and Economics）