低轨星算发展正热，龙芯已比月球更远

随着技术发展，卫星上的计算机正在从“功能化”向“智能化”演进。从而要求卫星具有强大的星载算力，并能进行多星组网。

例如遥感卫星，以往没有能力从采集到的数据中提取关键信息，只有在卫星飞抵地面站上空时，才能把海量的数据传输到地面处理。现在则可以由卫星直接分析数据、识别异常，通过星间网络接力向地面发送报告。像森林火灾之类的情况，可以把发现的时间从几个小时缩短到一分钟之内。

自2020年至今，我国正在实施的卫星网络计划已不下十个，规划的组网卫星数量从几百颗到数万颗不等。主要分为三类，分别是通信卫星网络、遥感卫星网络、算力卫星网络。

通信卫星网络主要有“银河Galaxy星座”“国网星座”、“千帆星座”、“鸿鹄-3”、“极光星座”；遥感卫星网络主要有“金紫荆星座”、“灵鹊星座”、“吉林一号星座”、“星时代星座”；算力卫星网络主要有“天算星座”、“三体计算星座”。

这些“星座”基本上都属于低轨卫星，多数卫星运行高度在500km左右。卫星在宇宙空间中，工作稳定性会时刻受到空间辐照（高能粒子、电磁辐射、太阳风）的影响，多数问题是因带电粒子进入CPU或造成数据改变。但在3000km以下的高度时，辐照会随高度降低而迅速减少。

在500km左右的高度时，普通的商用芯片也能保持长时间稳定运行，芯片本身不必要专门进行抗辐照设计。这使得低轨卫星的芯片采购变得容易，大幅度降低了卫星的研制成本，但也使大量的进口和基于引进IP核的芯片充斥在国产卫星中。

这导致我国可用于中高轨卫星和深空探测器的芯片技术储备不足，影响了我国太空芯片技术的全面发展。特别是能实时处理海量数据的高性能芯片，依靠进口和技术引进解决不了抗辐照的问题。只有通过自主设计，才能把高性能和抗辐照结合在一起。

为了发展高性能抗辐照星载计算机技术，也为了提高国产卫星的信息安全性，国务院于2024年印发了《关于加快空天信息产业创新发展的指导意见》，设置专项资金用于支持星载高性能计算芯片、抗辐射加固设计、自主操作系统等核心技术研发。工业和信息化部同步发布《智能卫星系统发展行动计划（2024—2027年）》，要求到2025年时星载计算机国产化率不得低于85%。

我国第一次完成卫星组网的是‌北斗三号全球组网卫星，轨道高度为3.5万千米。‌北斗三号采用龙芯CPU实现了国产化率100%，并且达成了在高轨上长年无差错运行的目标。

用在‌北斗三号卫星上的龙芯CPU，在核心设计的层面强化了抗辐照能力，使抗辐照技术指标比传统的抗辐照芯片提高了3个数量级。但当时的龙芯抗辐照CPU尚未与高性能设计结合，无法与常规的高性能CPU相比。

随着星载计算机对性能的要求提高，龙芯一边把商业CPU用于低轨卫星，探索星载高性能计算技术，一边向更深的太空迈进，尝试把龙芯抗辐照和高性能这两方面的技术优势结合起来。

例如银河航天在其自主研制的Q/V频段宽带通信卫星中，采用了基于龙芯2K2000处理器的定制化星载计算机系统，显著提高了其“银河Galaxy星座”系统的自主运行效率。“银河Galaxy星座”计划在低轨部署650颗卫星，建成低轨宽带通信卫星网络。

南京航空航天大学和国家航天局合作研发的“星眸载荷”用于定位北斗干扰源，通过采集地面辐射源信号、拍摄光学遥感图像，再用龙芯CPU承载天基计算，实现对地面干扰源的在轨识别与定位。

北京航空航天大学与龙芯合作研发了跨卫星即时数据服务系统，可为低空经济、智慧海洋、应急管理等领域构建起复杂环境下稳定可靠的导航定位与通信覆盖保障体系。

在深空探索方面，龙芯CPU已经被用于“载人航天”和“探月探火”工程。离地球最远的龙芯CPU深入了太空100多万公里，是地月距离的3倍。

各种航天器和深空探测器因为设计周期长，以往的项目立项时龙芯CPU尚未经过实际的深空验证。但现在龙芯已经证明了自己的能力，与进口或国产的同类产品相比都有极大的优势。

传统高轨星载或深空计算机为了提高辐照环境下的稳定性，要使用三套硬件来实现三模冗余。简单地说就是三台计算机执行相同的计算，以其中二或三台结果相同的为准。龙芯把三模冗余等技术放进了CPU核心，具有这种设计的CPU无法进口或技术引进，龙芯在国内是唯一的。

CPU级的抗辐照设计不但使星载计算机可以简化设计、降低功耗、缩小体积，还能在检测到异常时仅重置CPU而不必重启整个系统，不中断上层软件的运行。

如果龙芯能把高性能与抗辐照结合得更好，就能大幅度增强高轨卫星在轨计算性能，以及加速国我深空探索进程。现在的龙芯CPU深入了太空100多万公里，将来未必不能把强大的性能带到火星。海量数据能够实时处理，可使探测器具有更高的自主决策能力。即使只对采集的数据进行自主筛选、压缩传输，也能有效提高通信带宽的利用率。