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“共建共治共享”,共享星座共建计划正式启动

2018年,我国首颗软件定义卫星“天智一号”的成功发射并运行,标致着我国进入软件定义卫星时代。如今,随着软件定义卫星的蓝图徐徐展开,中国航天人的目光投向了更远的星空。

中国经济周刊-经济网讯(记者 周琦) “团结一切可以团结的有益力量,实施全球开放共享星座共建计划。”在2022年6月9日召开的2022软件定义卫星高峰论坛暨首届共享星座共建者大会上,软件定义卫星技术联盟发出倡议。

“共建共治共享”,被正式确定为软件定义卫星技术联盟100多家成员单位携手推动软件定义卫星的发展方向。

2018年,我国首颗软件定义卫星“天智一号”的成功发射并运行,标致着我国进入软件定义卫星时代。如今,随着软件定义卫星的蓝图徐徐展开,中国航天人的目光投向了更远的星空。

传统卫星成本高、适用性弱

小卫星在许多领域中都有广泛应用。相比于其他类型的卫星,小卫星的开发周期更短,成本也更低,在经济方面具有更大的优势。

据悉,小卫星应用系统往往由几百或几千颗卫星构成的星座组成,星座建成后,将在时间分辨率、重访率、编队飞行能力等方面大大提升。在军事方面,由于星座的海量卫星冗余度极高,直接摧毁的手段已经无效——摧毁一颗卫星需要一枚反卫反卫星导弹,而一次发射即可补充数十颗卫星,效率相差几十倍。

从世界范围看,近年来各主要航天强国相继推出了数十个星座建设计划。特别是美国,凭借其强大的技术实力,通过SpaceX公司加速实施星链计划。截至2022年5月23日,SpaceX已经发射2653颗星链卫星,其中1800多颗(包括近300颗在轨备份星)处于工作状态,并计划在未来10年之内完成一个由42000颗卫星构成的巨型星座。

业内人士认为,美国的星座建设计划战略性先发优势已经形成,并加速向太空私有化、准军事化方向演进,将对世界各国的信息安全、网络安全、军事安全和太空权益带来全方位、大空间和长周期影响。

目前,我国计划或已经开工建设的卫星星座约20个,卫星总量超过2万颗,计划投资超过3000亿元。

但是,国内卫星互联网建设也存在诸多问题。 首先,卫星互联网建设主体较多,小散无序,重复投资严重,难以形成合力;其次,卫星研制产业高级化程度不高,技术迭代周期长,成本居高不下。

“受‘为特定任务定制卫星、为特定卫星定制载荷、为特定载荷定制软件’的全定制模式影响,支撑规模化生产的设备设施和标准规范缺失,软硬件紧耦合导致硬件无法互换,软件无法复用,极大地限制了卫星研制产业向高级化发展,制约了能力提升和组网进度。以低轨通信卫星为例,研制周期一般在6-8个月甚至更长,单星研制成本在3000万~5000万元。而美国的单星成本在700万元左右,月产数百颗,计划未来单星成本降低到25万美元(约合人民币167万元)以内。”中科院软件研究所研究员、天智系列卫星总设计师赵军锁介绍说。

“太空中的计算机”

传统卫星通常为单一任务目标定制卫星,是一个硬件不能直接互换、软件不能直接复用的封闭系统,而软件定义卫星将建立卫星开放系统架构,解除卫星软硬件之间的紧耦合关系,让星载软件及算法可以独立演化和快速迭代。

通俗地讲,软件定义卫星类似于一台在太空飞行的能够采集、存储、处理以及收发数据的计算机,地面可以根据需求在这个“计算机”上安装各种软件实现各种功能,不再需要一次次地发射定制卫星。

“软件定义卫星可以通过搭载寄宿不同的有效载荷,加载不同的应用软件,快速重构出具有不同功能的新一代智能卫星系统,具有研制成本低、研制周期短等特点,可使研制成本降低1到2个数量级,研制周期缩短1到2个数量级,卫星效能提高1到2个数量级同时,。采用软件定义卫星技术可以把其他卫星和星座并入软件星座计划中,实现全球共享卫星资源。”赵军锁说,这使得我国卫星星座建设计划具备了“弯道超车”的可能。

基于此,2022软件定义卫星高峰论坛暨首届共享星座共建者大会上,软件定义卫星技术联盟决定,组建“天勰力卫星科技有限公司”,以天勰力卫星技术有限公司为责任主体,团结一切可以团结的有益力量,实施全球开放共享星座共建计划。

软件定义卫星技术联盟介绍,共享星座计划将建设开放技术生态,形成统一引领的国际化标准和规范,加快自主知识产权战略布局;发起全球共建共治共享星座倡议,实施全球开放共享星座计划,探索建立开放共赢的太空合作模式和共享经济模式,按照“权利平等、机会平等、规则平等”原则为全世界提供普遍性服务。

据悉,共享星座计划将秉持“共建共治共享”原则。即,由现有卫星星座、行业大客户、社会资本、国有资本、政府等各方力量共同建设、治理软件定义卫星和卫星星座资源池,吸引世界各国参与建设、提供卫星资源,各行各业人员也可利用软件定义卫星资源池开发各种卫星应用,并获取收益。同时,所有组织和人员均可便捷、低成本的使用卫星资源和卫星应用,并支付相应的费用。

赵军锁表示,高科技产业的竞争,其核心是技术标准和生态的竞争,卫星互联网产业也是如此。“我们要抢占行业标准和生态的制高点,在统一网络的基础上,推动卫星应用生态建设,打造全球领先卫星应用生态,这是对抗太空霸权的有力制衡手段,也是赢得竞争的关键。”

目标:100万元/颗的软件定义卫星

而要实现这个计划,还需要一个统一的基础底座和商业平台。

据悉,软件定义卫星技术联盟旗下的日照软件定义卫星技术研究院,以开放联合实验室形式引入分散在全国各地的与软件定义卫星相关的科学装置,为天智创新计划、劢亚智造计划、大同共享计划提供科研支撑。

作为“天智一号”的总工程师,赵军锁对天智创新计划寄予厚望。他介绍,天智创新平台可以搭载多光谱相机、地磁探测仪、星载气象探测设备、导航定位天线等,可以安装操作系统、数据库、APP套件、第三方应用等,并提供各类接口适配,进而实现智能通信、智能成像、智能控制、智能运行。

“我们构建的是一个智能无限延展的平台,把底层算法移植到卫星上,让地面的软件开发者可以参与到天基智能的形成中来。未来我们希望通过软件针对更低功耗的芯片做算法上的‘翻译’,让现在GPU(图形处理器)上跑的算法能直接在低功耗处理器上跑,把人工智能算法搬到卫星上。这样就能在卫星上做更多的运算,让卫星上的人工智能与地面的差距越来越小。”赵军锁说。

共享星座共建计划的最终落实者——劢亚科技,则负责软件定义卫星的设计与生产工作。劢亚科技表示,公司的目标是实现双百战略,即产能100颗/周,成本100万元/颗。

“我们的卫星天然支持多租户,用户可按需创建具有自主运行能力和高安全加密能力的虚拟卫星,安全、可靠、易用,测运控成本低,可一星多用,在轨收益率高且上不封顶。同时,劢亚科技的卫星支持数字孪生,我们将利用天河超算的强大算力建立数字样机,并通过数字工程不断优化供应链和生产线,持续降低设计、生产、试验、运营和维护成本。”劢亚科技总经理孙文明介绍道。

天勰力卫星技术有限公司董事长、中科院卫星总体AIT中心原主任李志勇表示,软件定义卫星技术联盟注意到,根据《各国探索和利用外层空间原则条约》的有关规定,外层空间应为所有国家的利益而被利用。因此,联盟决定组建“天勰力卫星科技有限公司”。

“我们的目标是采用可用的最先进技术,‘多、快、好、省’地建设和运营各国人民均可公平使用的全球共享星座系统,并使那些愿意投资的国家、机构、组织和个人能够在该系统内投资,并进而参加设计、建造、运维和运营,以及平的平等获得该系统的所有权、使用权、治理权。”李志勇说。

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