俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中，SpaceX 的星鏈突然成為了大眾的關(guān)注點(diǎn)。在戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始后，馬斯克迅速為烏克蘭開(kāi)啟了星鏈服務(wù)，很多被中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的地區(qū)也因?yàn)樾擎溁净謴?fù)了語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　本以為離普通人很遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星應(yīng)用，突然就來(lái)到了我們的現(xiàn)實(shí)生活中。

　　在星鏈之外，衛(wèi)星行業(yè)其實(shí)正在發(fā)生顛覆性的變化，低軌道衛(wèi)星的賽道上，不少?lài)?guó)家正在同時(shí)進(jìn)行著國(guó)家和商業(yè)公司的「時(shí)速競(jìng)賽」。面臨著各種激增的商業(yè)需求，衛(wèi)星行業(yè)正處于變革浪潮的前沿。

　　這其中，太空數(shù)據(jù)處理和衛(wèi)星智能化尤其引人關(guān)注，隨著衛(wèi)星和商業(yè)需求的增多，太空中的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，由于有限的星地帶寬和稀缺的頻段資源，數(shù)據(jù)傳輸一直面臨瓶頸，同時(shí)由于中國(guó)目前無(wú)法海外大規(guī)模建設(shè)地面數(shù)據(jù)接收站，所有的數(shù)據(jù)都需要等到低軌衛(wèi)星回到中國(guó)上空才能下傳，這極大地催生了星上數(shù)據(jù)處理的需求。

　　但衛(wèi)星智能化到底是前途渺茫還是真實(shí)的行業(yè)趨勢(shì)？現(xiàn)在行業(yè)現(xiàn)狀又是怎樣的？作為國(guó)內(nèi)專(zhuān)攻衛(wèi)星智能化的公司，星測(cè)未來(lái)研發(fā)的星溪 02 通用星上處理載荷已經(jīng)搭載衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射，并且驗(yàn)證了星上的智能處理能力。

　　這次我們專(zhuān)門(mén)邀請(qǐng)了他們的聯(lián)合創(chuàng)始人曹德志，來(lái)聊一聊衛(wèi)星智能化的技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。

　　在星鏈的商業(yè)行為之外，其中的戰(zhàn)爭(zhēng)潛力不應(yīng)被忽視，對(duì)它保持警惕的同時(shí)也應(yīng)著力發(fā)展我們國(guó)家的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

　　星鏈計(jì)劃把工業(yè)體系引入到衛(wèi)星行業(yè)，使得衛(wèi)星這樣的太空高精尖專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)品進(jìn)入到工業(yè)化、批產(chǎn)化的時(shí)代。

　　衛(wèi)星是太空中的稀缺數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)。

　　衛(wèi)星智能化的一個(gè)很重要的場(chǎng)景就是遙感衛(wèi)星智能化，因?yàn)樽罱鼛啄赀b感衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)迎來(lái)了海量的增長(zhǎng)。

　　越來(lái)越多的應(yīng)用崛起后，衛(wèi)星智能化最終會(huì)從成本降低、應(yīng)用拓展走向生態(tài)繁榮。

　　01

　　星鏈推動(dòng)了

　　衛(wèi)星的工業(yè)化

　　Founder Park：如何看待馬斯克的星鏈？

　　曹德志：對(duì)于星鏈，我們?cè)谛袠I(yè)之外，能聽(tīng)到兩類(lèi)比較極端的看法：一種認(rèn)為星鏈一文不值，在制造太空垃圾。即作為近地軌道衛(wèi)星星座，星鏈能提供的數(shù)據(jù)帶寬在面臨千萬(wàn)到億的用戶(hù)接入時(shí)十分有限，是賠本買(mǎi)賣(mài)，新發(fā)上去很快也會(huì)有很多故障。另一種則是認(rèn)為星鏈?zhǔn)俏磥?lái)超級(jí)軍事戰(zhàn)略武器，可以攔截太空戰(zhàn)略導(dǎo)彈，甚至說(shuō)星鏈具備遠(yuǎn)程監(jiān)控和撞擊能力，聽(tīng)上去也是十分夸張。

　　分享一些行業(yè)里對(duì)于星鏈的看法，也僅提供參考。

　　首先星鏈應(yīng)當(dāng)是一種商業(yè)行為，因?yàn)?SpaceX 有重型獵鷹火箭，除了提供給 NASA 和美國(guó)軍方以外，也必須找到商業(yè)化場(chǎng)景去釋放運(yùn)載能力降低成本投入。星鏈星座的場(chǎng)景就很好地填充了運(yùn)載能力。

　　Starlink 示意圖 | 來(lái)源：SpaceX

　　星鏈主要解決信號(hào)覆蓋的問(wèn)題。中國(guó)是因?yàn)榈教幱谢镜母采w，所以我們國(guó)內(nèi)的城市生活很方便，但偏遠(yuǎn)地區(qū)就不方便了。而國(guó)外大部分地區(qū)不具備中國(guó)這樣密集的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，斷網(wǎng)是家常便飯，這也就突出了對(duì)星鏈網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)需求。而建立一整套新的太空基站，考慮到低軌衛(wèi)星會(huì)不斷圍繞地球旋轉(zhuǎn)，就可以很輕松地覆蓋很多原來(lái)地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方，也就突出了商業(yè)上一個(gè)很大的價(jià)值，為難接入網(wǎng)絡(luò)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的民眾提供網(wǎng)絡(luò)支持。之后就可以論證多少顆衛(wèi)星合適，例如 42,000 顆能覆蓋多少區(qū)域，帶寬有多大，覆蓋多少人，多久能收回成本？這就回到了一個(gè)商業(yè)問(wèn)題，而商業(yè)層面是否合算，最終由市場(chǎng)決定就好。

　　但是在星鏈的商業(yè)行為之外，現(xiàn)在美國(guó)軍方也在測(cè)試軍用飛機(jī)和星鏈之間的連接，可以理解為美國(guó)的民營(yíng)的商業(yè)航天星座體系是否能支撐軍事行為，而一旦技術(shù)試驗(yàn)閉環(huán)成果，我們就不應(yīng)忽視這種戰(zhàn)爭(zhēng)潛力，所以在對(duì)它保持商業(yè)嗅覺(jué)、軍事應(yīng)用警惕的同時(shí)也應(yīng)著力發(fā)展我們國(guó)家的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

　　Founder Park：你認(rèn)為星鏈計(jì)劃對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)有什么影響？

　　曹德志：從技術(shù)層面看，衛(wèi)星開(kāi)始批產(chǎn)化，以星鏈為代表的背后由什么體系支撐的？第一我認(rèn)為是工業(yè)化體系的支撐，據(jù)了解，星鏈衛(wèi)星工廠的生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)衛(wèi)星企業(yè)的 10 倍，20 倍以上，一個(gè)月能生產(chǎn)制造 120 顆衛(wèi)星，而這背后是將衛(wèi)星這樣太空高精尖專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)品推進(jìn)到工業(yè)化、批產(chǎn)化的時(shí)代，這是很大的突破，引入系統(tǒng)級(jí)的工業(yè)化體系推動(dòng)衛(wèi)星體系和工業(yè)化進(jìn)程。

　　第二，星鏈用的芯片都是工業(yè)級(jí)芯片，以及地面使用的操作系統(tǒng)等。這給我們很大的啟示，以前專(zhuān)門(mén)為航天所做的宇航級(jí)芯片，也許保證了可靠性，但想在快速降低成本的條件下使用大批量的宇航級(jí)芯片，不管是數(shù)量還是性能可能都無(wú)法滿(mǎn)足。因此勢(shì)必考慮需要引入工業(yè)級(jí)芯片。而從原材料方面看，不管是馬斯克的星鏈，還是早先的獵鷹火箭都向大家展示了，工業(yè)級(jí)芯片也能應(yīng)用于太空領(lǐng)域。

　　這兩方面星鏈給我們的沖擊很大，尤其是中國(guó)的商業(yè)航天，我們要努力在這基礎(chǔ)上更好地應(yīng)用馬斯克的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

　　Founder Park：批產(chǎn)化是否會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星的制造周期有較大的變化？

　　曹德志：以前制造一顆衛(wèi)星通常以年為單位。一顆噸量級(jí)衛(wèi)星前期生產(chǎn)和測(cè)試就要 1-2 年。通過(guò)所有測(cè)試到發(fā)射又需要 1-2 年。粗略估計(jì)一顆噸量級(jí)衛(wèi)星平均制造周期在 2-4 年，具體時(shí)間根據(jù)衛(wèi)星大小而定。馬斯克最新的消息是五天內(nèi)打三發(fā)星鏈將近 160 顆，每周產(chǎn)能不低于 18 顆衛(wèi)星，意味著生產(chǎn)一批只需要 3 周的生產(chǎn)時(shí)間，數(shù)量開(kāi)始快速增加，并且隨著發(fā)射數(shù)量不斷攀升，一年能打兩三千顆衛(wèi)星，已經(jīng)是目前人類(lèi)在軌活躍衛(wèi)星數(shù)量的一半。馬斯克現(xiàn)在在推 Starship 星艦，星艦要一次性放 400 顆。為了星艦組網(wǎng)的計(jì)劃，馬斯克也拼盡全力，要把星鏈的數(shù)量推向新高，工業(yè)化能力非常強(qiáng)勁。

　　但國(guó)內(nèi)也有很多衛(wèi)星公司也做得很棒，我們現(xiàn)在看到，頭部衛(wèi)星公司長(zhǎng)光衛(wèi)星，年產(chǎn)能也不低于 50 顆；浙江的時(shí)空道宇，年產(chǎn)量在 50 到 100 顆之間，也已經(jīng)具備工業(yè)化出產(chǎn)能力。航天科工集團(tuán)二院下屬的空間公司，據(jù)說(shuō)在武漢也有智能衛(wèi)星生產(chǎn)線(xiàn)。因此從衛(wèi)星的批產(chǎn)化、工業(yè)化角度看，世界范圍都在齊頭并進(jìn)追趕馬斯克的腳步。

　　Founder Park：怎么理解衛(wèi)星批量化對(duì)衛(wèi)星智能化發(fā)展的意義？

　　曹德志：先有數(shù)量，后有數(shù)據(jù)應(yīng)用，有了數(shù)據(jù)應(yīng)用，批量化的規(guī)模效應(yīng)才更有意義。當(dāng)衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化、批量化的時(shí)代后，如果沒(méi)有衛(wèi)星智能化的驅(qū)動(dòng)，所有衛(wèi)星發(fā)射上天后，數(shù)據(jù)都要等到下載到地面后才能應(yīng)用，而這個(gè)缺點(diǎn)在中國(guó)尤為明顯。由于國(guó)際局勢(shì)，中國(guó)很難在海外大規(guī)模建站，這意味著基本上衛(wèi)星數(shù)據(jù)都要回到中國(guó)上空才能下行。而隨著衛(wèi)星的分辨率越來(lái)越高，采到的數(shù)據(jù)越來(lái)越多。因此海量的衛(wèi)星組建網(wǎng)絡(luò)，是擴(kuò)增了數(shù)據(jù)量和高重返下的應(yīng)用想象力，但是如果沒(méi)有衛(wèi)星智能化做數(shù)據(jù)處理和邊緣端應(yīng)用，都等到回到中國(guó)上空再通過(guò)有限的帶寬下行。而一顆衛(wèi)星飛過(guò)中國(guó)上空的時(shí)間只有短短不到八分鐘，意味著能下行的數(shù)據(jù)量非常有限。如果大量數(shù)據(jù)都聚集在中國(guó)上空下載，可能短則半個(gè)小時(shí)、一小時(shí)，長(zhǎng)則甚至一天兩天，這樣就失去了衛(wèi)星數(shù)據(jù)挖掘的時(shí)效性意義。

　　所以，在衛(wèi)星批量化的基礎(chǔ)上給每個(gè)衛(wèi)星加上智能化的能力，就有可能在全球組網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)在地球另一端把衛(wèi)星的結(jié)果和數(shù)據(jù)處理好后，再通過(guò)北斗短報(bào)文體系或者將來(lái)中國(guó)自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳回來(lái)，這樣的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)就從大哥大進(jìn)入 iPhone、華為、小米等智能手機(jī)的狀態(tài)。

　　Founder Park：小型衛(wèi)星組成的星座的優(yōu)勢(shì)是什么？

　　曹德志：小型星座的優(yōu)勢(shì)是體積小，發(fā)射費(fèi)用較低。從成本的角度看，越小越高度集成，才能批量化發(fā)射。馬斯克現(xiàn)在發(fā)一次星鏈一般 53 顆、59 顆。因?yàn)樗龅谋馄交桨改芏询B集成在一起，把運(yùn)載量用足。小衛(wèi)星做小很重要的意義是通過(guò)高度集成化來(lái)降低成本，使其更具備商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)力。

　　大衛(wèi)星通常是需要專(zhuān)門(mén)定制化的，一顆噸量級(jí)的衛(wèi)星研制、生產(chǎn)費(fèi)用加上人工加上時(shí)間周期等，往往可能就需要 5-10 億甚至更多。而馬斯克現(xiàn)在星鏈的一顆星成本不到 400 萬(wàn)人民幣，用一個(gè)億能打大約 25 顆，十個(gè)億能打 250 顆，能看到這方面存在著數(shù)量級(jí)的差異。因此小衛(wèi)星低成本，具備比較好的商業(yè)化前景，大家也愿意嘗試。所以核心是用小衛(wèi)星加星座組網(wǎng)的方式給商業(yè)化帶來(lái)一種新的可能性。但未來(lái)究竟是否盈利，這是衛(wèi)星生態(tài)崛起后再?lài)L試逐步解決的。

　　但從需求角度看，低軌衛(wèi)星星座可能是未來(lái)技術(shù)的一種范式，但也并不否認(rèn)大衛(wèi)星的作用，要注意到這里有個(gè)限定詞——低軌衛(wèi)星；目前我們應(yīng)對(duì)中軌和高軌還需要大衛(wèi)星的支持。因?yàn)殡x地球遠(yuǎn)，會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸以及數(shù)據(jù)處理等提出大功耗的要求，體積上也不一定能做小。所以在中軌、高軌環(huán)境下，未來(lái)可能還是主流的噸量級(jí)衛(wèi)星。

　　所以，大衛(wèi)星和小衛(wèi)星只是技術(shù)上的代稱(chēng)，更重要的是分析衛(wèi)星在不同的軌道、不同的空間環(huán)境中發(fā)揮什么作用，例如地球同步軌道用來(lái)放置氣象衛(wèi)星或數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星比較合適，低軌衛(wèi)星會(huì)繞地球轉(zhuǎn)，這種情況下大衛(wèi)星不一定合適，或許應(yīng)該依賴(lài)小體量的衛(wèi)星，這才是背后更深層次的思考邏輯。

　　Founder Park：如何理解航天上經(jīng)常提到的快速重訪(fǎng)率的指標(biāo)？

　　曹德志：我們關(guān)注到兩個(gè)通常意義的商業(yè)場(chǎng)景：通信場(chǎng)景和遙感場(chǎng)景。例如在格魯吉亞、高加索山脈旅行，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)乜赡軟](méi)有良好的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，也可能只有格魯吉亞自己的本地網(wǎng)絡(luò)，但網(wǎng)絡(luò)很陳舊，不能流暢上網(wǎng)。這時(shí)如果天上有衛(wèi)星，電話(huà)可以通過(guò)當(dāng)?shù)氐男l(wèi)星基站通信，相當(dāng)于接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。但衛(wèi)星過(guò)去了，基站就跑遠(yuǎn)了，需要下一個(gè)衛(wèi)星接力。所以如果只有一顆通信衛(wèi)星，它來(lái)到這個(gè)地方的頻次非常低。一天只有分鐘的時(shí)間能通話(huà)、上網(wǎng)，其他時(shí)間只能是靜默狀態(tài)。但是通信場(chǎng)景下高頻次的重訪(fǎng)覆蓋對(duì)用戶(hù)使用應(yīng)用的舒適度很重要，這也是為什么星鏈要大批量組網(wǎng)，需要上千顆上萬(wàn)顆的體量去形成具有實(shí)用化能力的網(wǎng)絡(luò)，這是通信場(chǎng)景。

　　遙感場(chǎng)景也是類(lèi)似的，以太陽(yáng)同步軌道為例，單顆衛(wèi)星一天只能回到同一個(gè)地方一次或兩次。想要拍一個(gè)地方的圖，只能回到這個(gè)地點(diǎn)或者到附近才能拍。但如果有 60 顆衛(wèi)星，就意味著這顆星過(guò)去后，下顆星還能接力，這樣對(duì)單一地點(diǎn)的重訪(fǎng)就提高了。目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)光衛(wèi)星已經(jīng)有接近 60 顆，對(duì)于單一地點(diǎn)的重訪(fǎng)能做到在一小時(shí)內(nèi)。這樣就已經(jīng)可以快速獲取地方的動(dòng)態(tài)變化，以少于一小時(shí)頻次不斷更新，使得遙感越來(lái)越逼近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取。當(dāng)然，拍到的大量數(shù)據(jù)能否下傳也是另外的問(wèn)題，至少要先拍到，之后再評(píng)估如何提升價(jià)值。

　　所以綜合考慮，高頻次快速重訪(fǎng)一定會(huì)對(duì)通信場(chǎng)景和遙感場(chǎng)景帶來(lái)應(yīng)用生態(tài)的巨大幫助，將來(lái)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的時(shí)候能真正的進(jìn)入實(shí)用化，而不是一天只能上網(wǎng) 5-10 分鐘，一天只能拍一次這樣幾乎不能使用的狀態(tài)。

　　Founder Park：你怎么理解衛(wèi)星的本質(zhì)，衛(wèi)星會(huì)成為太空中的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施嗎？

　　曹德志：我認(rèn)為會(huì)的。在商業(yè)航天爆發(fā)的趨勢(shì)下，在未來(lái)走向衛(wèi)星智能化的應(yīng)用生態(tài)里，用太空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施形容衛(wèi)星絕不為過(guò)。當(dāng)衛(wèi)星的星上數(shù)據(jù)采集開(kāi)始呈現(xiàn)海量爆發(fā)的趨勢(shì)，那么衛(wèi)星端歷史數(shù)據(jù)以及未來(lái)獲取的數(shù)據(jù)將遠(yuǎn)超我們的想象，之前的哥白尼計(jì)劃現(xiàn)在每天下行數(shù)據(jù)量已經(jīng)達(dá)到 TB 量級(jí)，而未來(lái)數(shù)據(jù)量的爆發(fā)會(huì)進(jìn)一步帶來(lái)星上存儲(chǔ)需求、星上計(jì)算需求、星上傳輸需求。而衛(wèi)星，則是這一切的載荷、節(jié)點(diǎn)和中繼，所以我們認(rèn)為把它定義為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)當(dāng)是恰如其分的。

　　Founder Park：關(guān)于遙感衛(wèi)星，你們還看好哪些新的技術(shù)進(jìn)步？

　　曹德志：遙感，remote sensing——遠(yuǎn)程感知。這里要引入很重要的物理視角——電磁波段。人的眼睛只能看到 400 納米到 800 納米，這是可見(jiàn)光的波段。而波長(zhǎng)更短就會(huì)進(jìn)入到紫外、極紫外、x 射線(xiàn)、伽瑪射線(xiàn)。波長(zhǎng)更長(zhǎng)則會(huì)進(jìn)入紅外，甚至太赫茲和微波。如果把遙感衛(wèi)星往天上放，例如可見(jiàn)光衛(wèi)星，它和人眼成像的頻段比較相似，所見(jiàn)即所得。但可見(jiàn)光衛(wèi)星領(lǐng)域目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)光衛(wèi)星已經(jīng)做的非常厲害，具備亞米級(jí)的分辨率以及高清圖像成像能力。

　　SAR 衛(wèi)星則是主動(dòng)釋放微波，反射到地面后接收微波，進(jìn)行主動(dòng)式成像。這個(gè)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)也有好幾家在努力探索，其中一家是天儀研究院和中電科 38 所，他們聯(lián)合研制并發(fā)射的廈門(mén)大學(xué)海絲一號(hào)以及巢湖一號(hào)，我們星上處理的模塊 2 月份就是搭載他們的巢湖一號(hào)發(fā)射。其他的還有去年 7 月份公布 SAR 衛(wèi)星星座計(jì)劃的航天宏圖，以及民營(yíng)航天公司智星空間、中科衛(wèi)星，這些都是國(guó)內(nèi)著名的 SAR 衛(wèi)星企業(yè)。

　　LT-1 衛(wèi)星 SAR 干涉測(cè)量模式工作示意圖 | 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院

　　我們看到現(xiàn)在有個(gè)概念叫碳衛(wèi)星，是用來(lái)監(jiān)測(cè)二氧化碳、甲烷、氮氧化物等溫室氣體等。因?yàn)槎趸肌⒓淄榈奈兆V線(xiàn)都集中在紅外波段，因此要用別的傳感器去探測(cè)和采集。所以引入碳衛(wèi)星星座，能監(jiān)測(cè)全球的甲烷、二氧化碳全球濃度分布，這將是未來(lái)很重要的技術(shù)突破和商業(yè)變現(xiàn)方式。

　　所以按照不同的波段、作用分類(lèi)，會(huì)發(fā)現(xiàn)遙感衛(wèi)星里也分很多類(lèi)，不同場(chǎng)景決定了采用不同的傳感器，獲得不同的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生不同的商業(yè)價(jià)值。因此籠統(tǒng)地講，遙感衛(wèi)星的商業(yè)化價(jià)值層面上，可見(jiàn)光衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、碳衛(wèi)星能初步看到較高的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外很多衛(wèi)星廠商也都在投入新的研發(fā)，目前我們也在積極地跟隨，希望能從星上處理角度，在算法、硬件上提供支持和助力。

　　Founder Park：衛(wèi)星領(lǐng)域這些年的變化？

　　曹德志：我一直猜想，有個(gè)重要的雙輪邏輯。一個(gè)輪是指，技術(shù)層面上衛(wèi)星在不斷地降低成本，集成度變高。也就是通過(guò)批產(chǎn)能力、供應(yīng)鏈體系的變化來(lái)表達(dá)衛(wèi)星產(chǎn)品的變化，例如成本，例如功能和設(shè)計(jì)。另外一輪，是數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，也就是說(shuō)傳感器能夠獲取什么數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能應(yīng)用在什么領(lǐng)域，比如國(guó)防、國(guó)土監(jiān)測(cè)、水域、陸地、海洋、氣象等，這是商業(yè)化角度看數(shù)據(jù)應(yīng)用的價(jià)值。

　　而所謂的雙輪驅(qū)動(dòng)，就是指大量的衛(wèi)星應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘會(huì)推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)集成和傳感器技術(shù)的迭代，包括 3D 打印技術(shù)、柔性供應(yīng)鏈體系支撐技術(shù)、衛(wèi)星高度集成設(shè)計(jì)技術(shù)等，也包括我們做的軟硬件一體化邊緣計(jì)算技術(shù)，而這些技術(shù)的進(jìn)步也同樣會(huì)幫助衛(wèi)星更好、更高效率、更可靠的迭代前進(jìn)，能更好地獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)降低成本而促進(jìn)衛(wèi)星的發(fā)展。更好的衛(wèi)星能更好地促進(jìn)收集數(shù)據(jù)，更好的數(shù)據(jù)應(yīng)用會(huì)催生更多衛(wèi)星研制發(fā)射和降低成本的需求，所以這樣就形成了雙輪滾動(dòng)的狀態(tài)。

　　所以商業(yè)航天領(lǐng)域?yàn)槭裁磿?huì)蓬勃發(fā)展？就是因?yàn)檫@些場(chǎng)景帶來(lái)衛(wèi)星數(shù)量的大爆發(fā)，進(jìn)而促進(jìn)場(chǎng)景的應(yīng)用，后續(xù)的雙輪加速會(huì)越來(lái)越快，像上發(fā)條一樣越轉(zhuǎn)越快，互相促進(jìn)，直到激活整個(gè)領(lǐng)域，太空工業(yè)就油然而生了。

　　02

　　主要應(yīng)用場(chǎng)景

　　是遙感衛(wèi)星的智能化

　　Founder Park：回顧衛(wèi)星的發(fā)展，過(guò)去衛(wèi)星智能化水平低的原因有哪些？

　　曹德志：這是一個(gè)很好的問(wèn)題，過(guò)去衛(wèi)星的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)主要來(lái)自?xún)煞矫妫?/p>

　　一方面由于過(guò)去衛(wèi)星的應(yīng)用是面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，例如軍事衛(wèi)星、面向政府的衛(wèi)星等，由科研單位、國(guó)企主導(dǎo)。要求是達(dá)到高可靠標(biāo)準(zhǔn)，所以衛(wèi)星冗余備份多，體量很大，通常都在噸量級(jí)，必須保證萬(wàn)無(wú)一失。在這樣的導(dǎo)向下，選用的航天級(jí)器件和供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈都有嚴(yán)格的質(zhì)量供應(yīng)保障體系要求，必須充分測(cè)試后進(jìn)入目錄才能使用，從而保證衛(wèi)星發(fā)射和在軌的成功率。但同時(shí)會(huì)考慮在性能層面有一定削減與取舍，就像手機(jī)的大哥大、諾基亞狀態(tài)，先解決基礎(chǔ)的功能，保障專(zhuān)用屬性，因此不夠靈活，導(dǎo)致智能化水平不夠。

　　另外一方面也是過(guò)去半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展不足以支持在衛(wèi)星端的低能源功耗條件下開(kāi)展太多的高能耗工作，畢竟太陽(yáng)能帆板需要充電并保障衛(wèi)星本身的存活和運(yùn)行。

　　而現(xiàn)在，衛(wèi)星工業(yè)化的發(fā)展也帶動(dòng)了智能化的發(fā)展，在批量化的衛(wèi)星發(fā)射后，衛(wèi)星進(jìn)入了一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)的過(guò)程，在此基礎(chǔ)上也許會(huì)誕生超異構(gòu)架構(gòu)，突破衛(wèi)星智能化水平低的困境，兼容各類(lèi) CPU、GPU、FPGA 與 AI 芯片等。就像我們常開(kāi)玩笑說(shuō)，iPhone 手機(jī)的前三代其實(shí)都默默無(wú)聞，第四代推出后，大規(guī)模應(yīng)用爆發(fā)，才讓手機(jī)進(jìn)入到智能手機(jī)時(shí)代。所以我們猜想，智能化也是需要時(shí)間積累的，一是架構(gòu)底層計(jì)算架構(gòu)的統(tǒng)合，第二個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用生態(tài)的繁榮。

　　Founder Park：衛(wèi)星智能化和人工智能的發(fā)展是否有關(guān)系？

　　曹德志：我們認(rèn)為是有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性的。衛(wèi)星行業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)背后，不僅有供應(yīng)鏈、元器件，也有人工智能的因素。以往衛(wèi)星端數(shù)據(jù)要傳到地面，現(xiàn)在則考慮在衛(wèi)星上進(jìn)行處理，以前的數(shù)據(jù)處理會(huì)做一些簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算或普通的 CPU 控制操作，現(xiàn)在可以引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，在衛(wèi)星端處理很多應(yīng)用。

　　而人工智能芯片專(zhuān)門(mén)針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，可以具備低功耗、高算力，能處理很多 AI 算法場(chǎng)景了，所以也促進(jìn)了衛(wèi)星智能化的發(fā)展，例如，遙感圖像的在軌處理，可以在星上基于 AI 目標(biāo)識(shí)別算法將獲取的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)直接提取特征目標(biāo)，或者基于 AI 算法開(kāi)展遙感圖像數(shù)據(jù)壓縮等。

　　Founder Park：如何劃分衛(wèi)星智能化發(fā)展的階段？

　　曹德志：劃分階段恐怕有些難，畢竟行業(yè)也才剛起步，所以粗淺的可以給一些對(duì)當(dāng)前衛(wèi)星智能化在數(shù)據(jù)應(yīng)用處理上的幾個(gè)發(fā)展維度。

　　從數(shù)據(jù)的價(jià)值層面講，例如只做編碼、壓縮，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何處理，這是智能化的第一個(gè)階段，只起到優(yōu)化傳輸?shù)淖饔?。下一個(gè)階段可能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，例如切片、刪掉一些無(wú)效數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)空間，或者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初級(jí)加工。再下一步，深入圖像、信號(hào)等中關(guān)鍵的信息和要素的識(shí)別，并對(duì)這些要素進(jìn)行分析和提取，相當(dāng)于完成了數(shù)據(jù)挖掘的產(chǎn)品化。

　　而在應(yīng)用側(cè)和數(shù)據(jù)挖掘側(cè)的邏輯演進(jìn)，就是初步智能化、中級(jí)智能化、高級(jí)智能化或產(chǎn)品化不斷迭代的過(guò)程?？赡芪磥?lái)有很多不同的架構(gòu)、路線(xiàn)，包括中繼、星上的其他方案。但我們認(rèn)為，架構(gòu)走向通用，數(shù)據(jù)逐級(jí)處理應(yīng)該是走向未來(lái)的智能化趨勢(shì)。

　　Founder Park：如果實(shí)現(xiàn)手機(jī)直連衛(wèi)星的場(chǎng)景，對(duì)衛(wèi)星智能化的發(fā)展會(huì)有什么影響？

　　曹德志：如果真的未來(lái)已經(jīng)建設(shè)完畢，使得手機(jī)能夠直連衛(wèi)星，我猜想應(yīng)用一定是爆發(fā)性的。過(guò)去，iPhone4 的爆發(fā)就是因?yàn)槊總€(gè)人開(kāi)始能接入智能手機(jī)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。而如果每個(gè)人的手機(jī)都能連上衛(wèi)星，很多生活上的應(yīng)用就可以通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，例如旅游、出行、地圖、高精度定位，還有數(shù)據(jù)傳輸鏈路，都會(huì)從衛(wèi)星端衍生出來(lái)。但目前來(lái)看，大規(guī)模普及衛(wèi)星直連手機(jī)的技術(shù)可能確實(shí)還存在難度。我們大家平常使用的 2.4G、5G 頻段，更多和蜂窩網(wǎng)是兼容的。但衛(wèi)星現(xiàn)在的通信波段都集中在 Ka、Ku 波段，這就需要中間一個(gè)大鍋?zhàn)鳛橹欣^，把衛(wèi)星的通信鏈路和大鍋接入在一起，大鍋再和手機(jī)形成二次連接。中間會(huì)涉及到很多波束、頻段的分配等等。

　　當(dāng)然，我們相信未來(lái)大面積衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建立，星上的計(jì)算架構(gòu)、底層的硬件支持會(huì)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理越來(lái)越友好，而同樣會(huì)把衛(wèi)星產(chǎn)品做得越來(lái)越好，生態(tài)也會(huì)越來(lái)越繁榮。

　　也許可以試想一下，接入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)里的光學(xué)相機(jī)載荷、合成孔徑雷達(dá)載荷、氣象載荷、還有導(dǎo)航定位的高精度時(shí)空信息都會(huì)匯集到網(wǎng)絡(luò)中，多元融合的數(shù)據(jù)能夠迸發(fā)出很多充滿(mǎn)想象力的場(chǎng)景。未來(lái)旅行就不怕失聯(lián)，隨時(shí)能連上遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)能看到地球的氣象變化、災(zāi)害信息，人在地球任何一個(gè)角度都能及時(shí)上傳照片，這樣很多事就會(huì)很方便。未來(lái)可能人類(lèi)進(jìn)入太空，在空間站生活也有網(wǎng)絡(luò)的支持。

　　Founder Park：從應(yīng)用側(cè)看，推動(dòng)衛(wèi)星智能化最大的需求來(lái)自遙感衛(wèi)星嗎？是單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)還是多點(diǎn)開(kāi)花的狀態(tài)？

　　曹德志：衛(wèi)星智能化的一個(gè)很重要的商業(yè)場(chǎng)景確實(shí)是遙感衛(wèi)星智能化，因?yàn)樽罱鼛啄赀b感衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)迎來(lái)了海量的增長(zhǎng)。

　　遙感衛(wèi)星工作幾分鐘到十幾分鐘拍到的原始圖像數(shù)據(jù)就達(dá)到了 200GB、300GB 甚至 TB 級(jí)別。而星地帶寬呢？以 X 波段的數(shù)傳為例，每分鐘只能從星上下載有限量的數(shù)據(jù)。而一次飛過(guò)中國(guó)上空的七八分鐘，單軌也就只能下傳 80GB 左右。而數(shù)據(jù)量越大，下傳的壓力就越大。所以需要在衛(wèi)星端讓數(shù)據(jù)有更高的壓縮比，或是刪掉一些無(wú)用的，把它提取出來(lái)變成能快速下傳的版本。這樣一看，衛(wèi)星數(shù)據(jù)量的海量爆發(fā)帶來(lái)星上處理的需求，處理這些需求是衛(wèi)星智能化很重要的命題。而這個(gè)趨勢(shì)在遙感衛(wèi)星領(lǐng)域尤為明顯，所以也有很多遙感應(yīng)用廠商會(huì)認(rèn)為，衛(wèi)星智能化的趨勢(shì)加快，也是由遙感數(shù)據(jù)量的暴漲引起。

　　Founder Park：衛(wèi)星智能化的核心挑戰(zhàn)？

　　曹德志：衛(wèi)星智能化的基礎(chǔ)來(lái)自于衛(wèi)星行業(yè)的工業(yè)化，所以衛(wèi)星行業(yè)的進(jìn)步是一個(gè)系統(tǒng)性的提升，所以智能化的挑戰(zhàn)也來(lái)自于整個(gè)系統(tǒng)的全面升級(jí)。

　　第一是衛(wèi)星的架構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)留了多少能源容量以及支持智能化所需的算力資源。

　　第二是對(duì)于衛(wèi)星智能化架構(gòu)的選擇，現(xiàn)在還處于路徑的收斂中，沒(méi)有完全確定標(biāo)準(zhǔn)。

　　第三，衛(wèi)星的應(yīng)用生態(tài)，比如剛才提到的北極航道篩選、海上船只監(jiān)管與定位救援以及森林火災(zāi)等等，這些還需要大量的人力和資金的投入才能到可用的地步。

　　雙輪驅(qū)動(dòng)當(dāng)中，一邊是衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，一邊是數(shù)據(jù)和應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)，只有兩個(gè)輪子一起跑才會(huì)跑得越來(lái)越快。討論衛(wèi)星智能化的挑戰(zhàn)和門(mén)檻的話(huà)，我們會(huì)關(guān)注衛(wèi)星端的挑戰(zhàn)，也會(huì)同時(shí)關(guān)注數(shù)據(jù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

　　現(xiàn)階段商業(yè)成本會(huì)阻礙很多數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)揮，個(gè)人付費(fèi)使用衛(wèi)星及數(shù)據(jù)的意愿比較薄弱。想真正頻繁化的進(jìn)入生活，一是硬件架構(gòu)、軟件層的統(tǒng)一收斂規(guī)劃，便于開(kāi)發(fā)者大規(guī)模的進(jìn)入，拓展應(yīng)用生態(tài)，二是成本下降，讓更多的人開(kāi)始使用衛(wèi)星及其數(shù)據(jù)，三是需求隨著大量生態(tài)的拓展及數(shù)據(jù)應(yīng)用開(kāi)始爆發(fā)，綜合來(lái)看這三者具備了才是真正的突破了智能化的挑戰(zhàn)。

　　03

　　智能硬件+服務(wù)的

　　PaaS 模式

　　Founder Park：創(chuàng)業(yè)的動(dòng)機(jī)是什么？創(chuàng)業(yè)時(shí)的商業(yè)判斷是怎么樣的？

　　曹德志：2016 年，在 LIGO*發(fā)現(xiàn)引力波的第二年，實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)）的學(xué)弟提出了一個(gè)想法：在太空中利用小的立方星*進(jìn)行引力波事件對(duì)應(yīng)的伽瑪射線(xiàn)暴 (Gamma Ray Burst) 的探測(cè)。這也是清華現(xiàn)在非常著名的「天格計(jì)劃」*。

　　LIGO：激光干涉引力波天文臺(tái)，探測(cè)引力波的一個(gè)大規(guī)模物理實(shí)驗(yàn)和天文觀測(cè)臺(tái)。

　　立方星：一種采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的低成本微納衛(wèi)星，以「U」為單位，1U 體積為 10 厘米×10 厘米×10 厘米。

　　天格計(jì)劃：目前為止該計(jì)劃已經(jīng)發(fā)射了 5 顆載荷，預(yù)計(jì)今年還將發(fā)射 4 顆，并在年底 aLIGO 開(kāi)機(jī)后能爭(zhēng)取一同觀測(cè)引力波事件中對(duì)應(yīng)的伽馬射線(xiàn)暴。

　　但是伽馬射線(xiàn)暴的時(shí)間比較短促，衛(wèi)星在太空獲取到信號(hào)之后需要第一時(shí)間把結(jié)果告訴地面上的望遠(yuǎn)鏡，這就引出了星上處理。從立方星的科學(xué)觀測(cè)、星上的邊緣計(jì)算，到科學(xué)閉環(huán)，最后又回到星上處理，我們發(fā)現(xiàn)星上處理有較大的商業(yè)化應(yīng)用價(jià)值和前景，所以最后決定創(chuàng)建星測(cè)未來(lái)。我們做衛(wèi)星領(lǐng)域并非兩手空空，實(shí)驗(yàn)室和個(gè)人都進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的積累，包括技術(shù)、調(diào)研、學(xué)習(xí)以及現(xiàn)在做的工作，還是吃了不少苦的。

　　2019 年創(chuàng)業(yè)時(shí)其實(shí)一開(kāi)始并沒(méi)有從商業(yè)上理順業(yè)務(wù)邏輯，當(dāng)時(shí)認(rèn)為這個(gè)行業(yè)是技術(shù)驅(qū)動(dòng)的領(lǐng)域，我們掌握著行業(yè)內(nèi)的「神兵利器」，或長(zhǎng)或短的時(shí)間內(nèi)肯定能在行業(yè)內(nèi)找到合適的定位。產(chǎn)業(yè)鏈中有我們的位置，把工作做好就可以，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有精準(zhǔn)把握行業(yè)的變化和未來(lái)的趨勢(shì)。

　　后來(lái)真正啟動(dòng)融資后，不斷和創(chuàng)業(yè)者交流，很多時(shí)候在客戶(hù)那里吃閉門(mén)羹后，再回來(lái)復(fù)盤(pán)，才真實(shí)地審視行業(yè)的動(dòng)態(tài)變化，以及客戶(hù)到底需要什么，再逐步總結(jié)趨勢(shì)。過(guò)去幾年我們進(jìn)行了中國(guó)衛(wèi)星和全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，一些統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)從線(xiàn)性到指數(shù)級(jí)的爆炸，從不同類(lèi)別到不同的星座計(jì)劃，其中部分已經(jīng)出現(xiàn)智能化趨勢(shì)，這才總結(jié)出值得選擇的前沿商業(yè)邏輯。

　　Founder Park：星測(cè)未來(lái)的商業(yè)模式？

　　曹德志：第一類(lèi)商業(yè)模式是產(chǎn)品模式，提供太空實(shí)驗(yàn)載荷和星上計(jì)算平臺(tái)的硬件模塊，把產(chǎn)品賣(mài)給科學(xué)家或者衛(wèi)星公司。加裝在衛(wèi)星上面，有成熟的硬件平臺(tái)和靈活的 SDK，就可以很好地支持衛(wèi)星智能化升級(jí)。

　　第二類(lèi)場(chǎng)景是服務(wù)模式，因?yàn)橹苯淤?gòu)買(mǎi)產(chǎn)品是一次性的，也比較貴，在百萬(wàn)量級(jí)左右，我們現(xiàn)在也在嘗試提供較低成本的服務(wù)合作模式，就是用戶(hù)可以按年采購(gòu)服務(wù)數(shù)據(jù)的方式合作。

　　Founder Park：你們?cè)趺催x擇自己的路徑，會(huì)嘗試通用化的解決方案嗎？

　　曹德志：我們現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)版本的產(chǎn)品是星溪 02，面向 300 公斤級(jí)以下衛(wèi)星，不管是 50 公斤級(jí)的立方星，還是 200 公斤級(jí)左右的雷達(dá)星，我們都可以裝。這樣保證了產(chǎn)品的相對(duì)通用性，這種通用性可以通過(guò)兼容多種衛(wèi)星接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品能應(yīng)用于 300 公斤以下衛(wèi)星意味著很多商業(yè)場(chǎng)景和邏輯能通過(guò)一套架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這種方式對(duì)于我們來(lái)說(shuō)更像是硬件預(yù)埋、軟件算法更新的模式，很像自動(dòng)駕駛領(lǐng)域里，大算力芯片和操作系統(tǒng)能不斷地持續(xù)迭代安裝包和應(yīng)用場(chǎng)景，釋放算力性能。

　　星溪 02 實(shí)物圖 | 來(lái)源：星測(cè)未來(lái)

　　我們還有正在研發(fā)的可拓展及新一代高性能通用計(jì)算平臺(tái)，這是算力更強(qiáng)架構(gòu)更優(yōu)化的版本了。

　　Founder Park：目前衛(wèi)星智能化你們開(kāi)拓了哪些應(yīng)用場(chǎng)景？

　　曹德志：近幾年我們研發(fā)了三款產(chǎn)品。目前成熟在軌的是星溪 02 系列，已經(jīng)運(yùn)行了接近半年。目前階段我們的工作比較多，包括面向衛(wèi)星公司提出基于硬件平臺(tái)加速的能力，在 AI 壓縮、SAR 成像、以及在軌目標(biāo)解譯都有應(yīng)用。其次，我們也在開(kāi)拓行業(yè)應(yīng)用，例如艦船識(shí)別，它既有民用方向的應(yīng)用，比如在政府端做走私、航運(yùn)的監(jiān)管，也會(huì)有軍事應(yīng)用，例如重要情報(bào)獲取、戰(zhàn)略支持等。這是我們現(xiàn)在探索和關(guān)注的兩個(gè)場(chǎng)景。

　　再有我們還在關(guān)注的領(lǐng)域還有例如海上風(fēng)電場(chǎng)，福建臺(tái)灣海峽一帶風(fēng)力資源比較豐富，可以通過(guò)氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星等來(lái)評(píng)估風(fēng)力資源，通過(guò)衛(wèi)星端計(jì)算評(píng)估風(fēng)力走向，從而在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)后進(jìn)行開(kāi)機(jī)關(guān)停以及自動(dòng)化的調(diào)整。

　　另外還有一個(gè)有意思的、在關(guān)注的場(chǎng)景是北極航道的跟蹤，因?yàn)槟蠘O有冰覆蓋，但北極是一段時(shí)間有冰，一段時(shí)間沒(méi)有冰，沒(méi)有冰的季節(jié)會(huì)有航道的出現(xiàn)。走日本海，穿過(guò)白令海峽，去美國(guó)可以不用走太平洋，可以先到加拿大。這方面俄羅斯對(duì)于北極航道是很關(guān)注的。也許有可能通過(guò)太陽(yáng)同步軌道、SAR 衛(wèi)星、光學(xué)衛(wèi)星能得到航道信息，在經(jīng)濟(jì)上有較大的應(yīng)用價(jià)值。

　　Founder Park：你們?cè)趹?yīng)用探索的時(shí)候踩過(guò)什么坑？

　　曹德志：有一次接到了打擊走私假煙的需求，每年煙草稅大概 1 萬(wàn)多億，走私一點(diǎn)可能就有兩三百億的偷稅漏稅，如果這方面的監(jiān)管能做好，幾千萬(wàn)上億的營(yíng)收很容易能拿到。但我們經(jīng)過(guò)調(diào)研分析后發(fā)現(xiàn)有很大挑戰(zhàn)，因?yàn)榧贌煿S一般是小平房，對(duì)外沒(méi)有什么特征，找到假煙的工廠是不容易的?，F(xiàn)階段技術(shù)其實(shí)也還不成熟。

　　還有一類(lèi)場(chǎng)景的需求是考古。例如地下墓葬群，判斷上面的土地是否和其他地方不一樣?，F(xiàn)階段也有接到過(guò)需求，希望衛(wèi)星數(shù)據(jù)能給考古提供建議。但一方面是政策上有挑戰(zhàn)，要取得相應(yīng)資質(zhì)，另一方面也還需要專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，例如考古院所、或者文保局的指導(dǎo)，再通過(guò)技術(shù)手段做相應(yīng)的勘探。這方面盡管看起來(lái)很有價(jià)值，但政策和技術(shù)上還有挑戰(zhàn)，需要時(shí)間。

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