Resistência à radiação, dissipação de calor, custos: quantas barreiras ainda há para levar o poder de processamento ao espaço?

Na 3 de abril, na Conferência da Indústria de Computação Espacial de 2026, a descrição de uma aplicação chamada “Fish Code” revela a visão de levar a computação espacial à acessibilidade generalizada no futuro.

Liu Yaoqi, investigador-assistente do Instituto de Tecnologia em Computação da Academia Chinesa de Ciências, partilhou a imaginação de um estudante—um pescador a perguntar na APP: “Onde estão os atuns?” Em seguida, satélites no céu localizam os peixes através de câmaras hiperespectrais, o “cérebro inteligente” faz as contas e, por fim, a ligação de comunicação fornece respostas, incluindo a localização e os utensílios de pesca.

Este cenário, aparentemente de ficção científica, tem a possibilidade de se acelerar a medida que a “computação espacial”, saindo do campo meramente conceptual, avança para a fase de engenharia, tornando-se realidade.

No local do evento, representantes de governo, indústria, academia e institutos de investigação debateram em conjunto as dificuldades e os caminhos para “levar computação para o espaço”. Na opinião de vários profissionais da indústria, a via da comercialização da computação espacial no país enfrenta atualmente múltiplos desafios, como tecnologias-chave e custos económicos. Ao mesmo tempo, o setor industrial também procura uma ruptura através da inovação tecnológica e da mudança de modelos.

“Calcular, comunicar, aquecer, energia”: não é fácil em cada etapa

O que é computação espacial? Várias pessoas da indústria e especialistas explicaram que computação espacial se refere ao facto de, com base em tecnologia espacial, se construir infraestruturas de informação no espaço que integrem cálculo, armazenamento e transporte, por meio da implementação em órbita de sistemas de computação, sistemas de armazenamento de dados e instalações de interconexão de dados de alta velocidade.

No modelo tradicional, os satélites precisam primeiro de enviar os dados de volta à Terra; depois, os centros de processamento de dados em terra os analisam, ou seja, “contar no céu, calcular na Terra”. Já no sistema de computação espacial, os satélites passam a ser “computadores com asas”, permitindo processamento em tempo real de dados em órbita e tomada de decisão autónoma.

Li Jie, vice-diretora do Instituto de Computação em Nuvem e Digitalização da Academia Chinesa de Informação e Comunicação, mencionou “três etapas do desenvolvimento da computação espacial”: céu-computa-no-céu, terra-computa-na-Terra e cálculo principal baseado no espaço. Atualmente, a computação espacial encontra-se na fase de explorar “computação no céu”, estando a partir da prova de conceito e a avançar para o início da fase de engenharia.

A partir da segunda metade do ano passado, a computação espacial tem recebido bastante atenção. O seu “boom”, por um lado, é impulsionado pela vaga de IA e por fatores como o aumento explosivo do processamento de enormes volumes de dados e a escalada do consumo de energia dos centros de dados em terra; por outro lado, também se deve à realização de avanços na validação tecnológica e à emissão de várias políticas de apoio.

No entanto, colocar computação em órbita não é uma tarefa fácil.

Liu Jingjing, diretora de operações da GuoXing Aerospace, ao ser entrevistada por meios de comunicação como o First Financial, afirmou que “calcular, comunicar, aquecer e energia” são os pontos difíceis enfrentados no desenvolvimento da indústria. Em termos de computação, é preciso superar chips de computação de alto desempenho e resistentes à radiação; em termos de comunicação, é necessário construir ligações por laser rápidas e estáveis entre satélites e entre satélite e terra; em termos de controlo térmico, é necessário resolver a recolha de calor com densidade de fluxo térmico extremamente alta e a tecnologia de dissipação para áreas muito grandes; em termos de energia, é preciso construir sistemas de fornecimento de eletricidade de energia nova em larga escala.

Liu Yaoqi explicou detalhadamente problemas como “chips de computação resistentes à radiação” e “gestão térmica”. Por exemplo, o problema da radiação pode causar flip de partículas únicas e travamento de partículas únicas, o que leva diretamente a erros de dados do chip. Além disso, o vácuo e grandes variações extremas de temperatura podem causar fadiga do material e desvio de desempenho.

Ele mencionou que, num ambiente de vácuo sem convecção de ar, o método de arrefecimento por ar conhecido e habitual simplesmente deixa de funcionar. Hoje, o consumo de energia de um chip de IA de alto desempenho pode chegar a centenas de watts; a sua densidade de fluxo térmico é muito superior à dos chips tradicionais de nível espacial, pelo que só se pode depender de um arrefecimento por circuito de circulação de líquido com uma estrutura mais complexa, o que também traz novos desafios sistemáticos de engenharia.

“Desde como exportar o calor do chip, passando pela escolha entre almofadas térmicas flexíveis e rígidas, até ao desenho de microcanais do quadro de arrefecimento por arrefecimento líquido, a estabilidade a longo prazo do fluido de arrefecimento e a fiabilidade das bombas de circulação—cada etapa é uma questão em que se pisa em ovos. É um problema científico sistémico que exige validação experimental em grande escala.” Ele deu como exemplo que, num projeto de computador em órbita com capacidade de computação de 3P (dez milhões de milhões de operações por segundo), uma microbolha tão pequena que quase não se consegue ver fez com que, nos ensaios em reservatórios no solo, o sistema “zerasse” repetidamente, demorando mais de um ano.

Liu Yaoqi também considerou que a ecologia de aplicações no espaço quase ainda não começou, sendo urgente construir ecologia no domínio da informação espacial.

Rotas técnicas diversificadas para resolver dificuldades

Perante desafios físicos rigorosos e um enorme panorama de mercado, exploradores do mundo inteiro têm mostrado rotas técnicas diversificadas, desde arquitetura de sistemas, chips, energia, dissipação térmica até ao transporte.

Em termos de arquitetura de sistema, o cientista-chefe da ZTE Telecom, Xiang Jiying, resumiu em três rotas principais.

A primeira é a rota de “clusters no satélite” explorada pelo Google. Esta rota faz com que várias dezenas de satélites operem em uma formação de extrema proximidade a distâncias de algumas centenas de metros, em órbitas de amanhecer e crepúsculo que não entram na sombra da Terra. A proximidade extrema permite que os satélites, entre si, utilizem laser de alta velocidade para construir uma rede semelhante à rede interna de um centro de dados terrestre, apoiando o treino e a inferência de modelos de IA diretamente em órbita. Esta solução exige um controlo de formação extremamente preciso e tem um elevado patamar tecnológico.

A segunda é a rota de “computação distribuída” representada pelo “Starlink” de Musk. Esta rota baseia-se em dezenas de milhares de satélites de comunicação com capacidade computacional por satélite relativamente fraca. A distribuição é ampla. Esta arquitetura é adequada para tarefas de inferência com baixa latência, mas é difícil suportar a enorme troca de dados e a sincronização de parâmetros necessárias para treino de IA; a largura de banda e a latência de sistemas distribuídos tornam-se gargalos.

A terceira é uma ideia de “centro de supercomputação no espaço” que a Europa tem apenas no papel. O conceito é semelhante à construção de uma “estação espacial de computação”, montando em órbita um supercomputador grande e centralizado por meio de múltiplos lançamentos.

Combinando a realidade nacional e as características da indústria, Xiang Jiying sugere acompanhar a segunda rota, ou seja, a rota de computação distribuída. “O patamar de entrada é relativamente baixo e também é possível compensar a insuficiência de qualidade de um único satélite através de uma vantagem no número de satélites lançados.”

Em termos de chips, profissionais da indústria propõem também personalização ligeira comercial, chips dedicados resistentes à radiação e chips “nascidos no espaço”. Xiang Jiying referiu que a Nvidia e a Google adotam uma personalização ligeira baseada em chips de terra; esta rota também é aplicável à China.

Liu Yaoqi lançou ainda uma ideia mais avançada: pode-se utilizar o próprio ambiente espacial para desenhar materiais e dispositivos novos. Talvez, no futuro, os computadores espaciais não devam ser “resistentes à radiação”, mas sim “absorver a radiação”.

Quanto à dissipação térmica, o controlo térmico ativo foi mencionado diversas vezes no evento. Por exemplo, a Galaxy Aerospace já validou um sistema de arrefecimento acionado por bombas numa satélite em forma de placa lançada em 2023; enquanto o Instituto de Computação da Academia Chinesa está a atacar problemas sistemáticos de engenharia como o desenho de microcanais e de bombas.

A construção da ecologia da indústria também entrou na agenda. No local do evento, realizou-se a cerimónia de estabelecimento do “Comité Profissional de Computação Espacial” como parte do “painel de desenvolvimento da indústria de computação”. Segundo a apresentação, como a primeira plataforma de cooperação profissional no setor voltada para o país inteiro, o comité reúne forças da cadeia industrial, incluindo académicos especialistas, empresas líderes, institutos de investigação científica e instituições financeiras. Li Jie afirmou que a criação do comité irá aumentar o nível de coordenação entre a computação e a cadeia da indústria aeroespacial, construindo um círculo ecológico industrial de integração de todos os elementos.

Como se calcula a conta dos custos?

A indústria de computação espacial precisa de múltiplos elos técnicos para apoiar o desenvolvimento. Isso também significa que os custos de implementação da computação espacial são elevados.

Como se calcula a conta dos custos? Song Zhengji, investigador do Departamento de Design Geral de Veículos Espaciais de Pequim (Instituto 501 de Astronáutica), realizou uma investigação e desagregou os componentes de custo do envio de computação para o espaço: o custo de lançamento representa cerca de 30%-40%, o custo de fabrico dos satélites cerca de 20%-30%, e a adaptação ao ambiente espacial (como resistência à radiação e dissipação térmica), bem como chips de computação e sistemas de energia, ocupam proporções consideráveis cada um. Se se construir um centro de dados de 30 megawatts da mesma forma, o custo total da computação espacial no conjunto ainda fica cerca de uma ordem de grandeza acima do terrestre.

Nessas circunstâncias, quando é que a indústria de computação espacial vai atingir um ponto de viragem? E como se vai alcançar um fecho comercial?

Reduzir o custo de transporte por foguetão é consenso entre profissionais da indústria. Durante as partilhas, representantes como a iSpace Aerospace e a Xingji Rongyao mencionaram a superação das tecnologias de recuperação de foguetões, para possibilitar o reuso do mesmo foguetão.

“Se conseguirmos concretizar com sucesso a industrialização, com um projeto de reutilização de 20 vezes do primeiro estágio do foguetão, o custo de lançamento cairá para cerca de 20k yuans por quilograma.” Shen Hongjun, vice-diretora-geral do Grupo Xingji Rongyao, previu ainda que, se do lado da capacidade de transporte se resolver a reutilização dos dois estágios, talvez se consiga nivelar o custo do solo e do espaço.

Além dos custos de transporte, a produção em massa de energia solar fotovoltaica de perovskite e a redução do custo de hardware de chips comerciais também são fatores importantes para impulsionar o desenvolvimento da computação espacial.

O ponto de viragem da indústria parece não estar muito longe. Há também instituições que prevêem que, até 2030, a dimensão do mercado global de computação espacial ultrapassará um bilião de dólares.

Vários profissionais da indústria, ao serem entrevistados, afirmaram que, atualmente, em áreas como segurança nacional, economia de baixa altitude, monitorização dos oceanos e serviços de informação, há uma necessidade urgente de desenvolver computação espacial. Entre os cenários de aplicação que primeiro façam correr bem o fecho comercial, concentram-se principalmente em domínios com requisitos extremamente altos de tempo real, onde redes terrestres são difíceis de cobrir ou os custos são demasiado elevados. Por exemplo, observação da Terra e sensoriamento remoto, incluindo segurança de emergência e monitorização ambiental.

“Em comparação com os centros de computação em terra, a diferença da computação espacial está no ‘tempo real’ e na ‘cobertura’.” Shen Lina, vice-diretora do departamento de centros de dados da unidade Yun da Academia Chinesa de Informação e Comunicação, acrescentou que satélites de computação podem formar redes por meio de comunicação a laser, garantindo cobertura global sem descontinuidades. Ao processar os dados diretamente em órbita e ao reenviá-los em forma de informações de alto valor, pode-se comprimir o prazo de dados em cenários como avisos antecipados de desastres e monitorização de recursos.

Tianyí Space é uma operadora de constelações de satélites SAR comerciais (radar de abertura sintética). O cofundador e diretor de tecnologia (CTO) Ren Weijia acredita que a computação irá definir a segunda metade do setor da navegação comercial. Nos últimos anos, a empresa tem vindo a aumentar continuamente a capacidade computacional a bordo; atualmente está a cooperar com a Universidade de Beihang para elevar a capacidade computacional para cerca de 200 Token. Isto fará com que os serviços de sensoriamento remoto passem de tempos de resposta na escala de dias para uma escala de dezenas de horas; no futuro, será na escala de minutos, permitindo assim avisos atempados e eficazes para desastres.

“Quanto mais forte for a computação espacial, mais alargados serão os limites das aplicações, e as duas partes estão neste momento a formar um ciclo de feedback positivo.” Ren Weijia acredita que: “Nos próximos cinco anos, a computação espacial deixará de ser um ‘artigo de luxo’ para se tornar uma infra-estrutura padrão da rede global de perceção.”

(Fonte: First Financial)