智能相对论
2025-12-06
文 | 智能相对论
作者 | 叶远风
“青天有月来几时？我今停杯一问之”。千年前，李白举杯对月，以《把酒问月》的诗句叩问苍穹。那抹悬于天际的清辉，承载着古人遥不可及的浪漫遐想。
如今，嫦娥探测器穿梭38万公里星际征程，源源不断地带回月表地形地貌、元素含量与矿物成分、地下浅层结构以及地月空间环境等海量探测数据。中国人对月球的探索，已从“停杯发问”的诗意想象，迈向“数据作答”的科学时代。
中国科学院国家天文台承建的月球探测工程地面应用系统，正是这场跨越千年探索的“关键执笔者”——它将来自月球的海量原始信息转化为珍贵的科学成果，为古人的“问月”情怀续写着现代探索的崭新篇章。
从神话传说到精密测绘：月球探测的范式革命
“白兔捣药秋复春，嫦娥孤栖与谁邻”。
在古代，受限于观测手段，人们只能凭借肉眼观察和想象，衍生出嫦娥奔月、玉兔捣药等美丽神话。望远镜时代的到来，让我们认识到“月兔”等形象不过是月表地貌造就的光影效果。而今，探月工程带回的精细数据，将月球研究推进到前所未有的精准化时代。
作为探月工程五大系统之一，中国科学院国家天文台承建并运行的月球探测工程地面应用系统，被誉为探月工程的“数据大管家”。在任务执行期间，该系统统筹规划卫星观测目标与任务时序，通过大口径地面天线接收来自月球的海量科学数据，再将原始数据处理成科学家可直接使用的标准化科学产品，并组织开展深入研究。
不同于早期探测的“广覆盖、低精度”模式， 该系统实现了对探测任务全生命周期的精细化支撑：任务前期，根据科学目标优化有效载荷配置需求，制定精准的探测计划、采样策略及运行方案；执行期间，实施全流程管理——从状态监视、指令编制到数据注入，依托北京密云、天津武清双地面站并行接收探测器下行数据，实现实时本地存储与备份；任务完成后，持续开展数据处理、科学解译及应用研究，同时负责样品接收，长期存储及后续的解封、处理、制备、测试、分析等工作，按工程总体要求规范管理并向全球分发探测数据产品与样品。
该系统的价值远不止于深邃的科研领域。经过系统处理的月球高清影像、月壤成分数据，可转化为3D模型、科普纪录片、沉浸式互动展览等多元形式。通过数字建模技术还原月球环形山地貌，让公众能够直观感受这颗距离我们最近的天体的真实面貌。
在全球范围内，地面应用系统输出的标准化科学产品，不仅服务于国内科研团队，还通过构建的数据与信息发布平台向全球研究者开放共享。千年前我们“问月”，如今我们向世界讲述答案，推动全球月球科学领域的共同发展。
海量数据带来新挑战：存储系统面临三重考验
随着探月任务的深入推进，数据呈现爆发式增长，地面应用系统面临前所未有的存储挑战：
挑战一：安全可靠与开放共享的双重平衡。探月数据是不可再生的科研核心资产，一旦丢失、损坏或泄露，将造成不可挽回的损失。同时，为推动全球月球科学发展，数据又需对外开放共享。这要求存储系统在构建多层安全防护体系的同时，实现高效便捷的共享访问机制。
挑战二：PB级海量数据的长期保存。月球探测器搭载的高分辨率相机、成像光谱仪、探测雷达等精密传感器，持续产生海量科学数据，总量已达PB级规模。探月任务成本高昂、周期漫长，每一份数据都弥足珍贵，是重要的科学研究资源与国家战略资产，必须完整、安全地长期保存。随着探测技术不断提升、数据留存周期逐渐延长，对存储空间的需求持续攀升。因此，存储系统既需具备丰富的协议接口以适配多样化应用场景，又必须拥有强大的弹性扩展能力以应对未来增长。
挑战三：高性能计算的极致需求。在科学研究与数据分析阶段，单次运算往往需要读写数百GB甚至TB级规模的数据集。这要求存储系统能够匹配高性能计算、大数据分析、人工智能等混合负载场景，具备至少30GB/s的持续吞吐能力和极低的访问延迟，才能满足科研工作的进度要求，避免存储成为研究效率的瓶颈。
创新存储方案：为探月数据构建坚实底座
面对多重挑战，中国科学院国家天文台选择与华为深度合作，采用华为OceanStor Pacific存储系统，为探月数据打造安全可靠、高效灵活的存储底座。
安全可靠：多维防护确保数据万无一失
华为OceanStor Pacific分布式存储搭载动态纠删码（EC）、端到端数据完整性校验(DIF)、亚健康主动检测等先进可靠性技术，构建多层次数据保护体系，全方位保障探月数据安全。同时，业界独有的文件/对象/大数据多协议无损互通能力，让数据在严格安全管控的前提下顺畅实现开放共享，满足全球月球科研协作的多样化需求。
弹性扩展：从容应对数据持续增长
该方案采用业界领先的高密硬件设计，单机柜可提供数PB存储容量。结合SSD与HDD机型的智能分级能力，根据数据访问频率自动调配存储资源——热数据存储于高性能SSD，温冷数据迁移至大容量HDD，在满足海量容量需求的同时，兼顾存储效率与总体拥有成本(TCO)优化。
极致性能：支撑高效科研分析
采用OceanStor Pacific全闪分布式存储方案，凭借超高IOPS、微秒级延迟以及DPC(分布式并行客户端)高性能架构，实现地面站检前数据的高速实时落盘，满足地面应用系统高吞吐、低延迟的数据接收需求，确保及时、完整地接收来自38万公里外的每一帧珍贵月球数据。同时，为科学计算提供充沛的性能储备，大幅缩短数据处理与分析周期，加速科研成果产出。
从探月到探宇：迈向更深邃的星辰大海
"皎如飞镜临丹阙，绿烟灭尽清辉发。"
地面应用系统的使命从未局限于探月，它构建的“有效载荷运行管理->数据接收->处理->管理发布->科学研究与应用”完整技术体系，以及在实践中不断升级的接收与处理能力，已成为深空探测的“核心基石”，为火星探测、小行星探测等深空任务奠定了坚实基础。
从月球到火星，从太阳系内到更遥远的深空目标，中国的深空探测事业正一步步向纵深迈进。在浩瀚星辰大海中，以数据为笔，以先进存储技术为基，继续书写属于中国的太空探索篇章。
当李白"停杯一问"的诗意遐想，遇见现代科技的精密探测，千年"问月"终于有了确凿的数据答案。而这，仅仅是开始。
【编者按】本文展现了中国探月工程地面应用系统在数据处理与存储方面的创新实践,体现了我国深空探测事业从"仰望星空"到"数据探索"的历史性跨越。通过先进存储技术的应用，为持续推进深空探测战略提供了坚实的数据基础设施保障。
*本文图片均来源于网络
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