耐放射線、冷却、コスト　計算能力を宇宙に送るにはあと何段階必要か？

2026年4月3日に開催された2026年宇宙コンピューティング産業大会では、「魚コード」アプリの説明が、将来の宇宙コンピューティングの普及に対するビジョンを映し出した。

中国科学院計算技術研究所の副研究員である劉垚圻氏が、学生の構想を紹介した――漁師がアプリで尋ねる。「マグロはどこにいる？」その後、空にある衛星がハイパースペクトルカメラで魚を探し、知能のある“脳”が推算を行い、最後に通信リンクが位置や漁具などを含む答えを返す。

この一見SFのような場面は、「宇宙コンピューティング」が概念からエンジニアリング化へ加速することで、現実に照準を合わせていくことが期待されている。

大会の会場では、行政・産業界・大学・研究機関・金融の代表が、「計算能力を宇宙へ送る」ことの難点と道筋を共同で議論した。複数の業界関係者によれば、現時点で国内の宇宙コンピューティングの商業化の道のりは、重要な技術、経済コストなどの多重の課題に直面しており、産業界も技術革新とモデル転換によって突破口を求めているところだ。

“計算、通信、熱制御、エネルギー”は簡単ではない

宇宙コンピューティングとは何か。複数の業界関係者や専門家は、宇宙コンピューティングとは宇宙技術をベースに、軌道上に計算システム、データ保存システム、高速データ相互接続設備を配備し、計算力、保存力、輸送力を一体化した宇宙情報の基盤インフラを構築することだ、と説明している。

従来の方式では、衛星はまずデータを地上に送信し、その後、地上のデータ処理センターがそれを解析する。つまり「天ではなく地で計算する（天数地算）」ということだ。だが宇宙コンピューティングの体系では、衛星が「翼のあるコンピュータ」になることで、軌道上でのデータのリアルタイム処理と自律的な意思決定が実現できる。

中国情報通信研究院クラウド・デジタル化研究所の副所長、李潔氏は、宇宙コンピューティング発展の「3つの段階」について述べている。すなわち、天数天算、地数天算、天基主算である。現時点では、宇宙コンピューティングは探索段階の「天数天算」にあり、概念実証からエンジニアリング初期段階へ移行しつつある。

去年下半期以降、宇宙コンピューティングは多くの注目を集めた。爆発的に注目される背景には、AIの波が大量データの処理や、地上データセンターの消費電力の急増を後押ししたことがある一方で、技術検証の実現に向けたブレークスルーや、複数の支援政策の打ち出しも要因となっている。

とはいえ、計算能力を宇宙へ配備するのは簡単ではない。

国星宇航の最高執行責任者（COO）である劉京晶氏は、第一財経などのメディアの取材に応じ、「計算、通信、熱、エネルギー（算、通、熱、能）」が産業発展に直面する難点だと述べた。計算面では、高性能で放射線に耐える計算チップとペイロードを攻略する必要がある。通信面では、高速かつ安定した衛星間／地上局間のレーザーによるリンク構築を実現する必要がある。熱制御では、超高熱流束の熱収集と、超広面積の放熱技術を解決する必要がある。エネルギー面では、大規模な新型エネルギーの給電システムを構築する必要がある。

劉垚圻氏は、「放射線耐性のある計算チップ」「熱管理」などの問題を詳しく説明した。たとえば、放射線の問題は、単一粒子の反転や単一粒子のラッチングを引き起こし、直接チップのデータ誤りにつながる。また、真空や極端な温度差は、材料の疲労や性能のドリフトなどを招く。

氏はさらに、空気対流のない真空環境では、従来から当たり前だった空冷による放熱が完全に機能しないと述べた。現在、高性能なAIチップの消費電力は数百Wに達する。その熱流束密度は従来の宇宙船グレードのチップをはるかに超えるため、構造がより複雑な液体の循環冷却に頼るしかない。これにより、新たなシステム全体のエンジニアリング課題も生まれている。

「チップの熱をどう排出するか、熱伝導パッドの材質・硬さの選定から、液冷プレートのマイクロ流路設計、冷却媒体の長期安定性、循環ポンプの信頼性まで、すべての段階が紙一重で、膨大な実験検証を要するシステム全体の科学的問題です。」氏は例を挙げた。計算能力が3P（千万億回）に達する軌道上計算機プロジェクトは、目に見えてほぼ見分けがつかないほどの微小な気泡のせいで、地上のテスト用容器の中で何度もゼロに戻す作業を繰り返し、1年もの時間を要したという。

劉垚圻氏はまた、宇宙の応用エコシステムはほとんどまだ始まっておらず、宇宙情報分野のエコシステム構築が差し迫っていると考えている。

多元的な技術ルートでの課題攻略

厳しい物理的課題と巨大な市場見通しに直面し、世界の探索者たちは、システムアーキテクチャ、チップ、エネルギー、熱制御、そしてロケット／輸送（運載）に至るまでの多元的な技術ルートを示している。

システムアーキテクチャの面では、中興通訊のチーフサイエンティストである向際鷹氏は、3つの主要ルートに整理している。

1つ目は、Googleが探っている「衛星上のクラスター」ルートだ。数機の衛星を、数百メートルという極めて近い距離で編隊を組ませ、地球の影に入らない薄明・薄日軌道で運用する。極めて近い距離により、衛星間では高速レーザーを用いて地上データセンター内部のネットワークのようなものを構築し、軌道上でAIモデルの学習と推論を支えることができる。この方式は、超精密な編隊制御に対する要求が非常に高く、技術的ハードルも高い。

2つ目は、マスクの「スターリンク（Starlink）」が代表する「分散計算」ルートだ。このルートは、「スターリンク」の数万機に及ぶ、単機あたりの計算能力が比較的弱い通信衛星に依拠している。衛星が広く分布するため、低遅延の推論タスクには適しているが、AI学習に必要な大量データの交換とパラメータ同期を支えるのは難しい。分散システムの帯域幅と遅延がボトルネックになる。

3つ目は、欧州が紙の上にとどまっている「宇宙スーパーコンピューティングセンター」という構想だ。その理念は「計算用の宇宙ステーション」を建設するのに似ており、複数回の打ち上げを通じて軌道上で巨大で集中型のスーパーコンピュータを組み立てる。

国情や産業の特色を踏まえて、向際鷹氏は2つ目、つまり分散計算ルートの追随を勧めている。「参入のハードルは比較的低く、衛星の打ち上げ数という優位性で単機あたりの品質不足を補うこともできます。」

チップの面では、業界関係者は、商用の軽度カスタマイズ、専用の放射線耐性、宇宙原生チップなどを提案している。向際鷹氏によれば、NVIDIAやGoogleはいずれも、地上チップをベースに軽度なカスタマイズを行う方式を採用しており、このルートは中国にも同様に適用できるという。

劉垚圻氏は、さらに一段前衛的な構想を投げかけた。宇宙環境そのものを利用して、新しい材料やデバイスを設計することができるかもしれない。つまり将来の宇宙コンピュータは「放射線に耐える（抗辐照）」のではなく、「放射線を吸収する（吸收辐照）」べきかもしれない、という考えだ。

熱制御の面では、アクティブ熱制御が大会内で何度も言及された。例えば、銀河航天は2023年に打ち上げた板状の衛星で、ポンプ駆動の熱制御システムを検証している。中国科学院計算所は、マイクロ流路設計やポンプ設計などのシステム全体のエンジニアリング課題に取り組んでいる。

産業エコシステムの構築も、議題に上がっている。大会の会場では、計算能力（算力）産業の発展を目的とする陣容、「宇宙コンピューティング・専門委員会（太空算力専門委员会）」の設立式が行われた。紹介によれば、専門委員会は、業界で初めて全国向けの専門的な協同プラットフォームとして、院士（学術アカデミー会員）や専門家、大手企業、研究機関、金融機関などの産業チェーンの力を結集する。李潔氏は、専門委員会の設立により、計算能力と宇宙航天産業チェーンの協調度が高まり、全要素の融合型の産業エコシステム圏を構築できると述べた。

コスト計算はどうする？

宇宙コンピューティング産業の発展には、複数の技術的な連関が必要だ。つまり、宇宙コンピューティングの配備コストは高額になる。

ではコストはどう計算するのか。北京スペースフライングマシン総合設計部（宇宙501研究所）の研究員、宋政吉氏は関連調査を行ったことがある。氏は、計算能力を宇宙へ持ち込むコスト構成を分解している。運載コストは約30%-40%、衛星の製造コストは約20%-30%、そして宇宙環境への適応改造（放射線耐性、熱制御など）および計算チップ、エネルギーシステムがそれぞれ相応の比重を占める。もし同じように30MWのデータセンターを構築するなら、宇宙コンピューティングの総コストは地上よりなお約1桁程度高くなる。

この状況のもと、宇宙コンピューティング産業はいつ転換点を迎えるのか。さらに、どのようにして商業的なクローズド・ループ（商業循環）を実現するのか。

ロケットの運載コストを引き下げることが業界関係者の共通認識になっている。その発表では、藍箭航天や星際榮耀などの代表が、ロケット回収技術の攻略を進め、ロケットを繰り返し使用できるようにすることを挙げている。

「もし順調に産業化できれば、1段ロケットの反復使用20回という設計により、打ち上げコストは約2万元/公斤まで下がるでしょう。」星際榮耀グループの副総経理である謝紅軍氏も、運力側で2段の反復使用を解決できれば、地上と宇宙（天基）にかかるコストを相殺できるかもしれないと見込んでいる。

運載コスト以外にも、鉱業用（ペロブスカイト）太陽光発電の量産、商用チップのハードウェアコストの低下なども、宇宙コンピューティングの発展を後押しする重要な要因だ。

産業の転換点は、意外にも遠くないようだ。ある機関の予測では、2030年までに世界の宇宙コンピューティング市場規模は80億ドルを突破すると見込まれている。

複数の業界関係者は取材に対し、現時点で国家安全、低空経済、海洋モニタリング、情報サービスなどの分野では、宇宙コンピューティングの発展が切実に必要だと述べている。特に、先に商業的なクローズド・ループを走らせられる応用シーンは、主にリアルタイム性への要求が極めて高く、地上ネットワークではカバーが難しい、あるいはコストが高すぎる領域に集中している。例えば、地球観測とリモートセンシング――緊急時の安全確保や環境モニタリングなどだ。

「地上の計算能力センターと比べた宇宙コンピューティングの違いは、“リアルタイム性”と“カバレッジ性”にあります。」中国信通院クラウド・デジタル研究所データセンター部の副主任、謝麗娜氏は補足した。計算能力を備えた衛星は、レーザー通信でネットワークを組むことで、全世界にシームレスなカバレッジを実現し、データを軌道上で直接処理して、高い価値を持つ情報として返送できる。そのため、災害の早期警戒や資源モニタリングなどのシーンにおいて、データのタイムリーさを圧縮できる。

天儀空間（Tianyi Space）は、商用SAR（合成開口レーダー）リモートセンシング衛星コンステレーションの運用者だ。同社の共同創業者兼CTOである任維佳氏は、計算能力が商用宇宙の後半を定義すると考えている。過去数年、同社は継続的に衛星上の計算能力を引き上げており、現在は北航（Beihang University）と協力して計算能力を約200のTokenまで高めようとしている。これにより、リモートセンシングサービスはこれまでの“日単位の応答”から“数時間単位”へ、将来は“分単位”を実現でき、それによって災害の効果的な早期警報が可能になる。

「宇宙コンピューティングが強くなるほど、応用の境界はますます広がり続け、両者は現在、正のフィードバック・ループを形成しつつあります。」任維佳氏はこう信じている。「今後5年で、宇宙コンピューティングは“ぜいたく品”から、世界のセンシング・ネットワークの標準的な基盤インフラになっていくでしょう。」

（出所：第一財経）