中國科學院院士魏奉思：每顆衛(wèi)星都要有自己的“大腦”

天上的衛(wèi)星越來越多，但它們中的大多數(shù)居然“有眼睛沒腦子”，遇到太陽風暴只能等死，連躲都不會躲。SpaceX的星鏈衛(wèi)星墜毀率高達12.7%，2022年一次發(fā)射49顆，40顆直接被太陽風暴燒沒了，這背后的問題到底出在哪？

6月5日，中國科學院院士、哈爾濱工業(yè)大學（深圳）空天科技學院院長魏奉思在深圳的一場演講里點破了關(guān)鍵：衛(wèi)星數(shù)量的增長速度，已經(jīng)遠遠超過了管理能力的提升速度。現(xiàn)在的衛(wèi)星大多是“傳話筒”：在軌觀測到數(shù)據(jù)，先傳回地面，地面處理研判后再發(fā)指令回去執(zhí)行。等這一套流程走完，太空環(huán)境早變了，黃花菜都涼了。

為了改變這種“有眼無腦”的現(xiàn)狀，魏奉思早在2016年就向中科院提出了“數(shù)字空間”的戰(zhàn)略構(gòu)想，核心就是給衛(wèi)星裝上“大腦”，讓它們能在軌自主完成從環(huán)境監(jiān)測到?jīng)Q策執(zhí)行的全過程，不用再依賴地面指揮的慢半拍。

SpaceX的星鏈是全球最大的低軌衛(wèi)星星座，截至2026年一季度末，已經(jīng)在164個國家和地區(qū)擁有約1030萬訂閱用戶。但規(guī)模越大，風險越明顯。魏奉思在演講里提到，星鏈的整體墜毀率已經(jīng)達到12.7%，最典型的就是2022年那次太陽風暴事件：49顆衛(wèi)星發(fā)射上去，高層大氣密度突然飆升，軌道加速衰減，40顆直接墜入大氣層燒毀，幾乎全軍覆沒。

低軌衛(wèi)星運行在350公里到1000多公里的太空，這里的大氣密度、電離層狀態(tài)、地磁場強度時刻在變，太陽風暴一來，這些參數(shù)幾分鐘內(nèi)就會劇烈波動。衛(wèi)星軌道會衰減，通信頻率要調(diào)整，導航定位精度會大幅偏移。如果衛(wèi)星自己不會感知和應對，只能靠地面遠程操控，反應速度根本跟不上環(huán)境變化。

對中國來說，這個問題同樣緊迫。2026年1月到5月，中國共進行了34次航天發(fā)射，其中3次失敗。魏奉思舉了兩個例子：一次航天器對接時，太陽活動導致軌道突然偏移100米，直接導致對接失敗，得重新繞行多圈才能再試；還有一次測試，兩個實際相距37公里的地面接收點，因為電離層變化，導航定位上幾乎變成同一個位置，誤差高達30多公里。

更貼近生活的是，在深圳，很多人開車時遇到過車載導航亂指方向，或者在某個區(qū)域繞半小時都出不來。魏奉思說，這背后的原因之一，就是空間環(huán)境變化導致的導航信號偏移。這些看似小問題，其實都是衛(wèi)星“沒腦子”帶來的連鎖反應。

魏奉思直言，中國航天幾十年來在硬件上走得很快，衛(wèi)星和火箭的成就全球矚目，但數(shù)字化、智能化的“軟能力”卻沒同步跟上。航天效益目前是制約中國航天發(fā)展的短板之一，投入產(chǎn)出比和國際先進水平還有明顯差距。

他在多次國家級航天規(guī)劃研討中發(fā)現(xiàn)，空間數(shù)字化、智能化方向的技術(shù)路線往往著墨不多。比如此前一份航天強國建設(shè)的國家級規(guī)劃報告里，對數(shù)字化和智能化的闡述只有一小段，缺少清晰的技術(shù)路線和系統(tǒng)性部署。魏奉思認為，未來十年航天發(fā)展的主旋律應該是空間的數(shù)字化和智能化，但這個認識在不少部門還沒完全形成。

大航天時代的核心挑戰(zhàn)被他概括為“六高”：高動態(tài)時變、高時效應對、高精度控制、高分辨識別、高覆蓋時空、高數(shù)智應用。數(shù)以萬計的衛(wèi)星擠在狹窄的低軌空間里，如果沒有數(shù)字化、智能化能力支撐，安全管控和高效運營根本沒法實現(xiàn)。

俄烏沖突也給了我們參照：衛(wèi)星承擔了大量偵察任務，但數(shù)據(jù)傳回地面處理再回傳的周期太長，從發(fā)現(xiàn)目標到打擊之間缺少快速閉環(huán)，很多可以利用的窗口就在等待指令時錯過了。這就是“沒腦子”衛(wèi)星的致命弱點，反應太慢。

為了解決這個問題，魏奉思團隊在2019年正式啟動了“衛(wèi)星大腦”的研制。這套系統(tǒng)由感知、認知、行為三套子系統(tǒng)組成：感知系統(tǒng)實時監(jiān)測空間環(huán)境和衛(wèi)星自身狀態(tài)；認知系統(tǒng)基于空間物理規(guī)律，判斷環(huán)境變化對軌道、通信、導航的具體影響；行為系統(tǒng)則根據(jù)認知結(jié)果，自主執(zhí)行軌道調(diào)整、姿態(tài)控制、通信切換等操作。三套系統(tǒng)在星上形成閉環(huán)，衛(wèi)星自己就能應對變化，不用等地面指令。

這個邏輯其實很簡單，魏奉思舉了個例子：你拍一下手，大腦瞬間感知到，然后判斷是蚊蟲還是自己碰的，接著決定是拍回去還是縮手，整個過程毫秒完成，能耗還極低。自然界的鳥群也是如此，數(shù)萬只鳥受驚后能瞬間變換隊形不碰撞，因為每只鳥都有自己的感知和應對機制，還能互相傳遞信號。

未來的低軌星座也應該這樣：每顆衛(wèi)星有自己的“大腦”，衛(wèi)星之間再組成“大腦互聯(lián)網(wǎng)”協(xié)同運行。對于現(xiàn)在業(yè)界關(guān)注的太空AI算力方向，魏奉思有不同看法。SpaceX計劃2028年發(fā)射搭載GPU的算力衛(wèi)星，但他認為，衛(wèi)星的能源和空間都受限，把地面的通用大模型和AI服務器搬上天，這條路走不通。

他主張的是“大腦智能”：小數(shù)據(jù)、小模型、小能耗，基于空間物理的因果關(guān)系建模。比如車輛自動駕駛遇到行人，不能因為99%概率不撞就繼續(xù)，必須做確定性安全判斷；衛(wèi)星軌道控制也是一樣，大氣密度變化對軌道衰減的影響是明確的物理因果，可以建模計算。衛(wèi)星大腦的價值，就是讓衛(wèi)星在有限能量下，自主做出更優(yōu)決策。

魏奉思團隊為“衛(wèi)星大腦”規(guī)劃了三步走路線：第一步，地面實驗室完成原理樣機，驗證星上數(shù)據(jù)處理、環(huán)境建模等基本能力，這一步已經(jīng)基本完成，原理樣機外形像頭盔，內(nèi)部是計算平臺，重量壓縮到10公斤以下，還在繼續(xù)減重；第二步，把系統(tǒng)裝到真實衛(wèi)星上，考驗三套子系統(tǒng)在太空環(huán)境中的運行能力；第三步，在空間站開展實驗，進一步驗證穩(wěn)定性和可靠性，科技部已經(jīng)把相關(guān)方向列入重點專項支持。

魏奉思說，目前美國還沒有明確提出“衛(wèi)星大腦”這一概念體系，中國在這個方向上有先發(fā)窗口。這意味著我們有機會在太空智能化領(lǐng)域搶占先機，讓中國的衛(wèi)星不再是“沒腦子”的傳話筒，而是能自主思考的“智能個體”。

看到這里，你覺得給衛(wèi)星裝“大腦”這個想法靠譜嗎？未來的太空會不會變成一個由智能衛(wèi)星組成的“大腦網(wǎng)絡”？歡迎在評論區(qū)聊聊你的看法。