魏奉思：打造“卫星大脑”，中国有望领跑智能航天新赛道｜科创院士谈

“卫星上了天，不能只有眼睛、没有脑子。”

6月5日，在深圳创新发展研究院“院士报告厅”活动中，中国科学院院士、哈尔滨工业大学（深圳）空天科技学院院长魏奉思，用通俗的话语点出了当前航天领域的智能化短板。

他指出，面对数以万计的低轨卫星、日益拥挤的空间环境和高动态的航天任务，传统以地面为中心的管控模式正面临极限挑战。中国应率先打造“卫星大脑”，走出一条空间数字化、智能化新路。

这不只是一次空间技术升级，更可能创造一个潜力巨大的全新产业。

大航天时代的“六高”挑战

魏奉思是中国空间天气研究的重要开拓者之一，10年前便在国际上率先提出“数字空间”概念。

图为魏奉思院士在深圳创新发展研究院“院士报告厅”发表演讲

他指出，大航天时代正面临高动态时变、高时效应对、高精度控制、高分辨识别、高覆盖时空、高数智应用等“六高”挑战，未来数年全球低轨卫星数量将突破10万颗，“如果没有空间数字化、智能化的支撑体系，这是不可想象的。”

现实已经敲响警钟。2022年2月，一次并不算强的太阳风暴，直接导致SpaceX公司的多颗星链卫星因大气阻力增加而坠入大气层。截至目前，星链整体坠毁率已达 12.7%。

面对困局，美国正试图把人工智能服务器和大模型搬上卫星。但魏奉思提出不同看法：“太空中的能源、散热、算力和可靠性都受到极其严格的限制。把地面大模型直接搬上去，不一定走得通。”

他主张另一条技术路线：以自然界因果关系的科学认知为基础，借鉴大脑智能的“感知—认知—行为”功能逻辑，打造“卫星大脑”。

“你拍一下自己的手，大脑马上感知，然后判断是被打了还是自己碰的，最后决定把手收回来还是拍回去。这个过程能耗极低，毫秒级完成。”魏奉思说，卫星大脑正是要赋予航天器这样的能力：实时感知空间环境和自身状态，快速认知变化性质和影响，再自主采取最优行为。比如在遇到大气密度突然增加时，自动调整轨道和姿态，而不必等待地面指令。

百亿级起步产业新赛道

这一构想并非纸上谈兵。魏奉思团队已在2019年启动“卫星大脑”研制，提出明确的“三步走”战略：

第一步：研制地面实验室原理样机，验证星上数据处理、“刷脸”建模、自主决策的可行性。目前可行性实验已基本通过。第二步：开展星上实验，验证感知、认知、行为三大系统在轨运行能力，初步实现自主轨道与姿态调整。第三步：到空间站或真实低轨卫星上进行应用验证，形成可商业化的产品。

2022年，科技部“工程科学与综合交叉”重点专项已批准支持该方向。2023年12月，团队正式提出“数字空间一号”智能航天卫星大脑星上实验计划，面向我国低纬度地区开展关键技术验证。“我们做的东西，已经不是一个概念，而是一个看得见、摸得着的原理样机。”魏奉思说。

魏奉思希望包括投资界、企业界在内的社会多方加入，共同实现这一梦想。他算了一笔账：如果未来中国有3万颗低轨卫星上天，其中20%安装卫星大脑，每套卫星大脑按数百万元计算，就是数百亿级市场规模。再加上算法、服务平台、数据服务、运维服务等，产业价值远不止于此。

更重要的是，卫星大脑若能将卫星坠毁率降低几个百分点，减少避碰机动次数，提升通信、导航、遥感效率，其创造的经济价值将更为可观。“如果打造一个面向大航天时代的数字航天应用服务平台，不仅服务中国卫星，也服务全球卫星，其产业价值很难用百亿、千亿简单估算。”魏奉思说。

他还建议，设立商业航天科技创新与应用产业基金，把高校、研究所、企业、应用单位组织起来，形成资源共享、协同创新的网络。

智能航天的中国机遇

为了便于听众理解，魏奉思着重阐释了为何“大脑智能”比人工智能更适合应对空间挑战。

“人工智能是人的大脑创造出来的，是大数据、大模型、大能耗，它正在做普惠性的重要贡献。但卫星、火箭、无人机、汽车、机器人这类复杂物理系统，需要的是小数据、小模型、小能耗、高确定性的智能。”魏奉思说，“假设汽车前面有一个人，你不能说‘我做到只有1%的概率撞上就可以’。这类系统需要确定性安全，而不是概率上的最优可能。大脑智能恰恰能做到这一点。”

魏奉思说，当前航天领域还处于数字化、智能化发展的初期阶段，中国如果率先建立以智能航天、卫星大脑为核心的数字空间大脑体系，就有望能自主应对地球空间、日地空间、太阳系空间中遇到的各种航天环境和航天系统问题，开启智能航天的新纪元。

他希望有眼光、有胆量的企业家和地方政府能抓住这个窗口期。“中国人就应该干这样的事。”魏奉思最后说。