AI上天，卫星数据“地算”变“天算”

一场山火突发，卫星在数百公里高空把火场拍得清清楚楚。按照老办法，影像要在卫星过境时，被传回地面站，进入数据生产中心处理，最后才能交到指挥员手上。这一来一回，时间往往以“天”计算。等图到了，火线可能已经换了方向。如果把计算过程直接放到天上，卫星按下快门的瞬间完成识别，只把一句结论传下来，就能把响应时间压缩到分钟级。

数据在天上产生，就在天上算完——业内将其称之为“天数天算”。它改变的不只是数据的传输速度，更是卫星的工作方式。

随着对地观测分辨率越来越高，卫星每天拍回的数据已是天文量级。据行业统计，我国每日获取的遥感原始数据量超过20TB；新一代超大幅宽遥感卫星成像时，一秒钟数据吞吐量近50GB，这大致相当于一部2小时4K高清电影的数据量。但观测卫星并非始终能与地面保持连接：地面站主要建在国内，卫星只有在“路过”上空的短短几分钟内才能传回数据，而自然情况下两次可传输的窗口之间，往往要隔上十来天。

结果是什么？北京邮电大学计算机学院院长、天算星座首席科学家王尚广在接受媒体采访时坦言，一颗满负荷运行的卫星，最终能传回地面的数据不足10%。中国科学院院士、清华大学教授陆建华说得更直接：“90%的遥感卫星在天上是空转的。”

“空转”两个字，扎在应急人的心上。森林火灾、洪涝决口、海上溢油、地震堰塞湖……这些场景里，晚一小时，转移的人和付出的代价就不是一个量级。卫星拍得到却来不及用，已经成为空天信息产业较大的堵点。

解决这一堵点，各国竞相开展布局。美国SpaceX计划在近地轨道部署巨量卫星；日本聚焦地球观测数据在轨处理；在中国，国星宇航联合之江实验室于2025年成功发射全球首个整轨互联的太空计算卫星星座，“星算计划”进一步规划发射2800颗计算卫星完成组网。

赛道很热，但真把算力送上天，却是另一回事。

在江苏省无锡市梁溪区的一间实验室里，智算星空系统工程师章阳亮正调试一台黑色方盒。这个盒子四角带有安装孔，两侧引出线缆，成年人一只手就能托起来——这就是智算星空（无锡）科技有限公司（以下简称“智算星空”）正在进行地面测试的AS-1星载智算单元。章阳亮介绍：“它的任务，就是让卫星、无人机能够在数据产生端完成一部分智能处理和信息提取工作，不再把所有数据都传回地面，从而把有限的通信资源留给真正有价值的信息。”

第一关是辐射。太空里高能粒子无处不在，打在芯片上，存储的“0”就可能瞬间变成“1”。哪怕只有一个比特发生翻转，也可能让最终结果完全相反。团队需要综合考虑器件选型、系统级加固、容错设计和故障恢复等多重手段，保证星载计算长期稳定运行。

第二关是散热。太空没有空气，液冷、风冷全无用处，热量只能靠辐射板慢慢“晾”出去。团队重新设计结构，把元器件热量导到大面积散热板上，靠扩大辐射面积换效率。

第三关是“自力更生”。天上出了故障，没人能上去修。团队从软硬件冗余、内存纠错、“看门狗”监控、故障检测与自主恢复等多个层面设计可靠性机制，让设备在无人干预条件下具备一定的故障恢复能力。

从今年3月立项到9月样机下线，7个月里，器件选型、采购、软件开发、调试测试，每个节点都有严格评审。最后交到手上的这台设备，重量不到2公斤，功耗约90瓦，和一台家用投影仪差不多，算力却达到248TOPS（1TOPS即每秒钟进行一万亿次操作）。它可以通过自然语言交互，完成目标检测、变化检测、语义分割等多类任务。产品从一开始就按照星载平台对重量、功耗和接口的约束进行设计，以尽量降低后续整星适配难度。

“原来大量的原始数据，算完只有少量的有价值信息。”智算星空首席执行官林子杨说，“我们要传的不再是‘数据’，而是‘答案’。”这句话背后，是一次计算范式的变化：数据不一定非要回到地面，计算可以主动靠近数据。

天基计算牵一发动全身：算力芯片、空间能源、星间激光通信、卫星平台、散热，哪一环掉链子都不行。

林子杨告诉记者：“现在‘天数天算’正在从技术和工程验证走向产业化，最先能够形成闭环的是那些对时效性要求高、数据回传压力大的场景。而更进一步的‘地数天算’和大规模天地共算，还需要等待能源、通信、发射成本和空间计算基础设施等条件进一步成熟。”

编辑：HN008