一顆衛星從頭頂飛過，留出的應用窗口期隻有幾分鐘。這就意味著，一座城市耗費巨資發射的“專屬衛星”，每年能為本地服務的時長不足衛星生命周期的百分之一。這個問題該如何破解？

多年來，依托中國科學院軟件研究所建立的天基綜合信息系統全國重點實驗室通過攻克巨星座系統、星座系統構建以及多源信息融合等技術，探索智慧衛星與全球共享星座的應用場景創新。近期，該實驗室衛星軟件應用型成果獲批落地。科技日報記者專訪了實驗室軟件定義衛星項目負責人、軟件定義衛星技術聯盟秘書長趙軍鎖，探尋幾十萬米高空高速巡航的衛星實現商業化運營的可行路徑。

傳統衛星商業化運營模式尚存痛點

記者：一顆衛星飛越城市上空，往往隻有短短幾分鐘的應用窗口期。單顆衛星的商業化為何如此困難？

趙軍鎖：這正是商業衛星的“過頂之痛”。假設某城市投資上億元發射了一顆低軌遙感衛星，它每天經過該地上空的累計時間可能不足10分鐘。用戶最需要數據的時刻，衛星往往在軌道的另一側﹔而當衛星過頂時，用戶不一定有急迫需求。需求和過頂持續錯位，導致單星利用率極低。

衛星在太空孤獨繞行，用戶在地面焦急等待——這種“時空錯配”是傳統衛星商業模式的最大痛點。

記者：那為何不增加衛星數量？

趙軍鎖：增加衛星數量並不是最好的解法。傳統邏輯認為，隻有衛星足夠多、用戶覆蓋面足夠廣，才能將單星研制和發射成本攤薄至盈虧平衡點以下。SpaceX的“星鏈”在部署超過3000顆在軌衛星后，才首次錄得正向現金流。但如果衛星不夠好，規模再大也是賠錢﹔衛星足夠好，小規模也能盈利。我們實驗室追求的，是用技術升級把衛星盈利所需的組網規模降低一個數量級。

傳統衛星是“任務定義”的，發射前即固化單一功能，上天后硬件和軟件均不可更改。這類衛星無論發射多少顆，單星可貢獻的價值上限都很低，只能依靠海量堆疊達到盈虧平衡或實現盈利，風險極高。

而我們實驗室研發的軟件定義衛星則完全不同——它的功能可在軌重構，載荷可即插即用，還能實現多顆衛星的自主協同工作。同一顆衛星，今天可服務農業，明天可用於應急容災，后天又能參與氣象預報。數顆這樣的衛星能夠聯合執行單顆星無法完成的復雜任務，比如大區域動態監測或實時災害響應。理論上說，用160余顆軟件定義衛星可鋪滿一個近地軌道面，在這些衛星上安裝好各類應用，就能夠為一座城市提供商業化衛星服務，構建可持續的商業運營模式。

讓每一顆衛星可重組、可交互

記者：如何讓衛星變得更好？軟件定義衛星具體怎麼做？

趙軍鎖：我們實驗室正在推出的“天智標准星”可類比為計算機的“通用主板”或手機的“公版設計”。它集成了標准化的天基高性能計算單元、可重構星載操作系統、共性部組件和標准接口，以及統一的通信與數據協議。載荷設備隻需符合接口規范，即可“即插即用”，可以大幅縮短不同種類衛星的研制周期並降低開發成本。

但“標准化”只是起點，真正讓衛星產生質變的是軟件的能力。軟件可以幫助衛星實現在軌進化，即便在衛星進入太空軌道后也可通過上注新算法、新應用，不斷升級衛星能力，甚至修正設計缺陷。此外，多顆“天智標准星”還能實現星間協同，通過激光或微波星間鏈路互聯，構成分布式智能衛星網絡，實現自主任務規劃和協同感知。

我們期望的不是單顆衛星有多強，而是讓每一顆衛星都成為可重組、可交互的智能節點。基於這一理念，我們實驗室計劃用164顆“天智標准星”鋪滿一個近地軌道面，構建“全球共享星座”示范系統。該星座系統可針對特定城市或區域，在指定時段提供連續、綜合的天基智能服務，包括遙感、通信、導航增強和星上計算。一旦在這個規模上驗証了局部時段盈利，我們便可以逐步復制成功案例，擴大星座規模。

以開放生態破解壟斷困局

記者：實驗室打造的“全球共享星座”與傳統商業星座的本質區別是什麼？

趙軍鎖：傳統商業星座通常是單一企業封閉建設，自行發射成百上千顆衛星，投資大、周期長、風險集中。而“全球共享星座”採取“聯盟共建、資源共享、收益分成”的模式。軟件定義衛星技術聯盟現有180余家成員單位，涵蓋科研院所、高校、商業公司和應用企業。各成員按統一標准研制的衛星均可接入公共資源池，實現“超售”服務——即同一顆衛星在同一時段可為多個用戶提供不同粒度的數據或計算服務，實驗室打造的“天智雲”平台可根據實際資源使用量進行智能調度和收益分配。

“全球共享星座”的運營模式像網約車平台。平台不一定擁有海量車輛，但通過開放協議和智能調度，可以讓千萬輛社會車輛加入，最終成為最大的出行服務商。“全球共享星座”可以用開放對抗封閉，用共享對抗壟斷。

這不僅是商業上的最優解，也是防范“凱斯勒效應”（空間碎片級聯碰撞）和“太空利維坦”（單一超級實體控制過多軌道資源）的有效方式。

記者：軟件定義衛星技術的落地，將帶來怎樣的商業航天新格局？

趙軍鎖：該技術的落地將實現三個“不從零開始”。

一是造星不從零開始。“天智標准星”提供類似計算機主板的通用模板和標准化部組件，幫助衛星制造由“藝術品級定制”轉向“批量組裝”，大幅降低研制門檻和周期。

二是用星不從零開始。通過衛星配套的雲服務平台——“天智雲”平台，用戶無需自建地面站、無需申請頻段和軌道，即可按需調用天基資源，像使用雲計算一樣獲取衛星數據或計算能力。

三是開發不從零開始。為了幫助非衛星行業的開發者參與到衛星功能的開發中，我們實驗室為開發者構建了“天智場”仿真與開發環境。第三方開發者可以像為手機開發App一樣，為衛星編寫軟件，測試功能。

在不久的將來，衛星發射成本或將低至百萬元一顆。衛星將像水電網絡一樣成為普適基礎設施，“共享衛星”也將從概念走進現實。

技術路徑已經清晰，產業生態正在形成，政策支持也在不斷完善。讓衛星從“任務定義”轉變為“軟件定義”，天基綜合信息系統全國重點實驗室以及軟件定義衛星技術聯盟推動的不僅是一次技術迭代，也是一場產業理念的重構。當衛星從“專屬資產”變為“共享資源”，從“功能固件”變為“智能活件”，會有更多的太空服務被充分挖掘出來。我們正在和不同的城市達成合作，為當地定制虛擬星座，挖掘更多衛星應用場景，推動商業航天可持續發展。