以數據為筆，為千年“問月”寫就新篇

文 | 智能相對論

作者 | 葉遠風

“青天有月來幾時？我今停杯一問之”。千年前，李白舉杯對月，以《把酒問月》的詩句叩問蒼穹。那抹懸于天際的清輝，承載著古人遙不可及的浪漫遐想。

如今，嫦娥探測器穿梭38萬公里星際征程，源源不斷地帶回月表地形地貌、元素含量與礦物成分、地下淺層結構以及地月空間環境等海量探測數據。中國人對月球的探索，已從“停杯發問”的詩意想象，邁向“數據作答”的科學時代。

中國科學院國家天文臺承建的月球探測工程地面應用系統，正是這場跨越千年探索的“關鍵執筆者”——它將來自月球的海量原始信息轉化為珍貴的科學成果，為古人的“問月”情懷續寫著現代探索的嶄新篇章。

從神話傳說到精密測繪：月球探測的范式革命

“白兔搗藥秋復春，嫦娥孤棲與誰鄰”。

在古代，受限于觀測手段，人們只能憑借肉眼觀察和想象，衍生出嫦娥奔月、玉兔搗藥等美麗神話。望遠鏡時代的到來，讓我們認識到“月兔”等形象不過是月表地貌造就的光影效果。而今，探月工程帶回的精細數據，將月球研究推進到前所未有的精準化時代。

作為探月工程五大系統之一，中國科學院國家天文臺承建并運行的月球探測工程地面應用系統，被譽為探月工程的“數據大管家”。在任務執行期間，該系統統籌規劃衛星觀測目標與任務時序，通過大口徑地面天線接收來自月球的海量科學數據，再將原始數據處理成科學家可直接使用的標準化科學產品，并組織開展深入研究。

不同于早期探測的“廣覆蓋、低精度”模式， 該系統實現了對探測任務全生命周期的精細化支撐：任務前期，根據科學目標優化有效載荷配置需求，制定精準的探測計劃、采樣策略及運行方案；執行期間，實施全流程管理——從狀態監視、指令編制到數據注入，依托北京密云、天津武清雙地面站并行接收探測器下行數據，實現實時本地存儲與備份；任務完成后，持續開展數據處理、科學解譯及應用研究，同時負責樣品接收，長期存儲及后續的解封、處理、制備、測試、分析等工作，按工程總體要求規范管理并向全球分發探測數據產品與樣品。

該系統的價值遠不止于深邃的科研領域。經過系統處理的月球高清影像、月壤成分數據，可轉化為3D模型、科普紀錄片、沉浸式互動展覽等多元形式。通過數字建模技術還原月球環形山地貌，讓公眾能夠直觀感受這顆距離我們最近的天體的真實面貌。

在全球范圍內，地面應用系統輸出的標準化科學產品，不僅服務于國內科研團隊，還通過構建的數據與信息發布平臺向全球研究者開放共享。千年前我們“問月”，如今我們向世界講述答案，推動全球月球科學領域的共同發展。

海量數據帶來新挑戰：存儲系統面臨三重考驗

隨著探月任務的深入推進，數據呈現爆發式增長，地面應用系統面臨前所未有的存儲挑戰：

挑戰一：安全可靠與開放共享的雙重平衡。探月數據是不可再生的科研核心資產，一旦丟失、損壞或泄露，將造成不可挽回的損失。同時，為推動全球月球科學發展，數據又需對外開放共享。這要求存儲系統在構建多層安全防護體系的同時，實現高效便捷的共享訪問機制。

挑戰二：PB級海量數據的長期保存。月球探測器搭載的高分辨率相機、成像光譜儀、探測雷達等精密傳感器，持續產生海量科學數據，總量已達PB級規模。探月任務成本高昂、周期漫長，每一份數據都彌足珍貴，是重要的科學研究資源與國家戰略資產，必須完整、安全地長期保存。隨著探測技術不斷提升、數據留存周期逐漸延長，對存儲空間的需求持續攀升。因此，存儲系統既需具備豐富的協議接口以適配多樣化應用場景，又必須擁有強大的彈性擴展能力以應對未來增長。

挑戰三：高性能計算的極致需求。在科學研究與數據分析階段，單次運算往往需要讀寫數百GB甚至TB級規模的數據集。這要求存儲系統能夠匹配高性能計算、大數據分析、人工智能等混合負載場景，具備至少30GB/s的持續吞吐能力和極低的訪問延遲，才能滿足科研工作的進度要求，避免存儲成為研究效率的瓶頸。

創新存儲方案：為探月數據構建堅實底座

面對多重挑戰，中國科學院國家天文臺選擇與華為深度合作，采用華為OceanStor Pacific存儲系統，為探月數據打造安全可靠、高效靈活的存儲底座。

安全可靠：多維防護確保數據萬無一失

華為OceanStor Pacific分布式存儲搭載動態糾刪碼（EC）、端到端數據完整性校驗(DIF)、亞健康主動檢測等先進可靠性技術，構建多層次數據保護體系，全方位保障探月數據安全。同時，業界獨有的文件/對象/大數據多協議無損互通能力，讓數據在嚴格安全管控的前提下順暢實現開放共享，滿足全球月球科研協作的多樣化需求。

彈性擴展：從容應對數據持續增長

該方案采用業界領先的高密硬件設計，單機柜可提供數PB存儲容量。結合SSD與HDD機型的智能分級能力，根據數據訪問頻率自動調配存儲資源——熱數據存儲于高性能SSD，溫冷數據遷移至大容量HDD，在滿足海量容量需求的同時，兼顧存儲效率與總體擁有成本(TCO)優化。

極致性能：支撐高效科研分析

采用OceanStor Pacific全閃分布式存儲方案，憑借超高IOPS、微秒級延遲以及DPC(分布式并行客戶端)高性能架構，實現地面站檢前數據的高速實時落盤，滿足地面應用系統高吞吐、低延遲的數據接收需求，確保及時、完整地接收來自38萬公里外的每一幀珍貴月球數據。同時，為科學計算提供充沛的性能儲備，大幅縮短數據處理與分析周期，加速科研成果產出。

從探月到探宇：邁向更深邃的星辰大海

"皎如飛鏡臨丹闕，綠煙滅盡清輝發。"

地面應用系統的使命從未局限于探月，它構建的“有效載荷運行管理->數據接收->處理->管理發布->科學研究與應用”完整技術體系，以及在實踐中不斷升級的接收與處理能力，已成為深空探測的“核心基石”，為火星探測、小行星探測等深空任務奠定了堅實基礎。

從月球到火星，從太陽系內到更遙遠的深空目標，中國的深空探測事業正一步步向縱深邁進。在浩瀚星辰大海中，以數據為筆，以先進存儲技術為基，繼續書寫屬于中國的太空探索篇章。

當李白"停杯一問"的詩意遐想，遇見現代科技的精密探測，千年"問月"終于有了確鑿的數據答案。而這，僅僅是開始。

【編者按】本文展現了中國探月工程地面應用系統在數據處理與存儲方面的創新實踐,體現了我國深空探測事業從"仰望星空"到"數據探索"的歷史性跨越。通過先進存儲技術的應用，為持續推進深空探測戰略提供了堅實的數據基礎設施保障。

*本文圖片均來源于網絡