北京
本文转自：人民网-北京频道
近日，晨昏轨道巨型算力卫星星座项目承建单位北京轨道辰光科技有限公司（以下简称“轨道辰光”）宣布完成了首轮及加轮总计1.4亿元人民币的融资，投资方包括上市公司顺灏股份及联想创投。资金将用于晨昏轨道巨型算力星座的关键技术研发、试验星发射及组网运行等。
轨道辰光作为北京星辰未来空间技术研究院（以下简称“北京星空院”）首个孵化落地的产业项目，核心任务是在地球晨昏轨道发射部署算力卫星，组成太空数据中心，利用7*24小时不间断和无大气遮挡的空间太阳能和宇宙极寒背景辐射的散热条件发展空间智能，致力于为全球用户提供天基算力服务，实现“天数天算”和“地数天算”。北京星空院及轨道辰光公司通过市场化的融资手段，建设重大空间基础设施，助力商业航天和人工智能发展。
近年来，随着商业航天和人工智能的快速发展，传统卫星仅作为传感器或通信链路的定位将在未来产生巨大的变化，商业航天对太空算力提出了越来越大且迫切的需求，此类需求主要可以概括为天数天算和地数天算。天数天算方面，目前在许多卫星遥感的应用场景下，如高精度气象、金融交易、应急救灾救援等，天数天算能够发挥巨大作用，通过太空数据中心这个信息汇集和计算的关键节点，用户可以直接获取各类遥感（可见光、红外、高光谱等不同类型）数据的快速融合处理结果，从而支持各类高时效性需求的应用场景。在地数天算方面，目前全球规模最大的算力中心大约拥有10万张GPU卡（总功率约100MW）。受限于AI算力集群对通信延迟的苛刻要求，算力中心的部署距离需要控制在千米量级才能保证计算效率。如果将算力中心规模提升至100万张GPU卡（总功率约1GW），用电负荷密度将超过250MW/km2，达到《城市电力规划规范》A类供电区域负荷密度的500倍，普通电网难以承受。另一方面，该算力中心的局部热流密度将超过250W/m2，需要进行大面积扩热，并采取水汽蒸发等降温措施，工程实施难度极大，水资源浪费严重，且容易引发严重的热岛效应。
针对上述现实情况，各国纷纷开始考虑将计算中心搬到太空：如在美国，英伟达参与投资了Starcloud公司（曾用名LumenOrbit），目标就是要在太空中建设超大规模数据中心，该公司计划构建一个5公里×4公里的巨大太阳能电池阵列，在太空建成5GW功率轨道数据中心。OpenAI也在技术发布会上展示了在太空建设1GW数据中心的案例；在欧洲，欧盟资助的ASCEND“欧洲净零排放和数据主权的先进太空云”项目也已开始探索和尝试在晨昏轨道建设数据中心。
在太空构建算力中心，相对于地面虽有诸多优势和应用需求，但同样面临不小的挑战。如太空数据中心运行的空间环境中，存在着大量的高能粒子和宇宙射线，可能引起星上电子元器件性能退化或功能异常；此外，近地轨道空间长期处于较恶劣的温度环境中，如向阳面可能达到150度以上高温，而背阳面可达到零下200多度以下低温，太空数据中心如何在如此高或低的温度下保持正常工作，对其中的电子元器件可靠性、板卡或整机的散热能力等提出了较高的要求；不同于地面，传统星上环境的特点是可提供的功率有限、平台体积有限、能承载的质量有限等，基于星上运行环境的太空数据中心需要在有限的资源供应下尽可能提供较大的可靠算力。
算力卫星星座示意图
为解决上述问题，轨道辰光公司及其依托单位北京星空院在北京市科委、中关村管委会的支持下，已布局开展了大量关键技术研发，如通过新型砷化镓太阳能电池等产品的研发，可将整星功率密度相较传统卫星显著提高；在散热方面，团队通过新型辐冷板的设计与双相流体回路，确保算力卫星在用电功率大、热流密度高，且卫星无大气对流条件等情况下，将产生的热量及时辐射到空间环境中。此外，团队还在天地海量数据传输技术、高比冲推进技术、空间环境防护技术、空间大尺度平板展开技术等方面开展了大量技术攻关并取得阶段性成果。
据悉，轨道辰光首颗算力试验星已经投产，并预计将于今年年底左右发射入轨，通过在晨昏轨道建设算力星座，将有效解决地面算力中心建设制约问题，构筑兼具性能、环保以及成本优势的强大算力基础设施，为我国乃至全球用户提供强大的算力支持，并为我国实现航天强国的目标做出应有的贡献。
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