當全球科技巨頭將目光投向太空，一場關(guān)于算力的“星際競賽”正在悄然展開。從SpaceX火箭搭載的英偉達H100衛(wèi)星，到谷歌披露的TPU衛(wèi)星集群計劃，曾經(jīng)只存在于科幻作品中的“太空超算”概念，正加速向工程現(xiàn)實邁進。在這場競賽中，中國科研力量與商業(yè)航天企業(yè)已提前布局，構(gòu)建起覆蓋從基礎研究到工程落地的完整創(chuàng)新鏈。

中國科學院計算技術(shù)研究所作為國內(nèi)天基算力研究的先行者，早在多年前便啟動了相關(guān)技術(shù)攻關(guān)。該團隊不僅研制出具備POPS級算力的星載智能計算載荷，更突破了天基大模型與智能體部署等關(guān)鍵技術(shù)。武漢大學牽頭的“東方慧眼”項目則另辟蹊徑，通過光學、雷達、高光譜協(xié)同觀測體系，在星上智能處理與圖像壓縮領(lǐng)域取得突破。北京郵電大學構(gòu)建的“天算星座”系統(tǒng)，則驗證了星地IP網(wǎng)絡與星間激光通信的可行性，為未來太空組網(wǎng)奠定基礎。

商業(yè)航天領(lǐng)域同樣涌現(xiàn)出創(chuàng)新力量。由中科院計算所、航天部門及之江實驗室等機構(gòu)人才組成的中科天算團隊，自2019年起便深耕太空智能計算領(lǐng)域。該團隊先后突破星載高算力、在軌協(xié)同計算等技術(shù)瓶頸，2024年成功實現(xiàn)大模型在軌部署，構(gòu)建起從數(shù)據(jù)感知到智能決策的完整鏈條。其提出的“天算計劃”更引發(fā)行業(yè)關(guān)注——該計劃擬在近地軌道部署算力達10EOPS的天基萬卡集群，通過模塊化設計實現(xiàn)能源、通信、算力三大核心艙的靈活組裝與動態(tài)更新。

這一構(gòu)想背后，是對傳統(tǒng)天基信息處理模式的顛覆性革新。長期以來，衛(wèi)星僅作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹爸修D(zhuǎn)站”，真正計算處理仍依賴地面設施。中科天算CEO劉垚圻比喻稱，當前天基系統(tǒng)猶如地面互聯(lián)網(wǎng)的1G時代，功能單一且成本高昂。而隨著太空算力進化，未來將出現(xiàn)類似4G時代的生態(tài)爆發(fā)——漁民可通過太空基礎設施實時獲取魚群動態(tài)，自動駕駛車輛能接收全球覆蓋的算力支持，災害救援可依托抗毀性強的天基網(wǎng)絡。以遠洋漁業(yè)為例，高光譜衛(wèi)星、導航衛(wèi)星與AI大模型的協(xié)同，將實現(xiàn)“東北方20海里處半小時后有金槍魚群經(jīng)過”的精準決策推送，這種時效性要求是地面超算難以企及的。

將地面超算能力遷移至太空，面臨兩大物理極限挑戰(zhàn)：高能粒子輻射與真空環(huán)境散熱。在距地500公里的軌道上，高能粒子可能引發(fā)芯片“硬損傷”或“軟錯誤”，傳統(tǒng)航天芯片通過加固電路提升生存率，卻犧牲了算力性能。中科天算團隊創(chuàng)新采用軟硬件互補容錯架構(gòu)，通過多模冗余設計讓多個計算單元互為備份，既利用了先進制程芯片的低燒毀率特性，又通過架構(gòu)冗余確保計算準確性。這種設計使航天計算系統(tǒng)能快速適配地面最新芯片，擺脫傳統(tǒng)航天計算機十年一代的研發(fā)周期。

散熱問題則更為棘手。真空環(huán)境中，熱對流機制失效，高功耗芯片產(chǎn)生的熱量若無法及時導出，將導致設備停機甚至物理損壞。團隊研發(fā)的混合主動-被動冷卻架構(gòu)，通過流體回路主動導熱結(jié)合結(jié)構(gòu)導熱與輻射散熱技術(shù)，在微重力環(huán)境下實現(xiàn)高效熱管理。該設計成功解決了工質(zhì)循環(huán)與相變難題，為高密度算力穩(wěn)定運行提供保障。這種技術(shù)突破不僅支撐了當前項目，更為未來深空探測中的算力部署積累經(jīng)驗。

太空超算的戰(zhàn)略價值遠超商業(yè)競爭范疇。相比地面算力中心，近地軌道在物理距離上更具時延優(yōu)勢，其全球覆蓋能力可為邊遠地區(qū)提供持續(xù)算力支持，成為自動駕駛、低空經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施。當?shù)孛嬖O施因自然災害受損時，天基算力的抗毀性可充當備份中樞。更長遠來看，在月球或火星表面重建全套算力設施成本高昂，而軌道上的通用算力節(jié)點將成為連接地球與深空的數(shù)字橋梁。從AI芯片上天的初步驗證，到萬卡集群的工程化推進，全球在太空極端環(huán)境中積累的技術(shù)突破，正在為人類數(shù)字文明的邊界拓展奠定基石。這場計算機科學與航天工程的深度融合，終將打破地面算力的物理邊界，讓智能計算如陽光般普照全球。