人工智慧浪潮重塑全球產業版圖，算力成核心戰略底座。地面算力面臨能源消耗和散熱環境的嚴峻挑戰，太空算力被視為下一個增長極。

將算力部署在軌，是從“天數地算”邁向“天數天算”乃至“地數天算”的關鍵一躍。然而，相比地面的高效散熱、成熟的器件和供電基礎設施等條件，在太空建設數據中心是否划算？存在哪些技術與商業化難題？生態體系如何構建？

3月22日，在天基計算前沿技術與產業生態論壇上，澎湃科技獲悉，當前太空算力中心尚不具備規模化建設的技術與商業化基礎，需保持戰略敏捷，以真實的場景和需求為牽引，逐步實現規模化投入和商業化閉環。

衛星數據洪流與利用率低下矛盾尖銳

“未來十年將是中國商業航太的黃金十年。”在中國科學院院士王建宇所研究的遙感領域，民用在軌遙感衛星超640顆，形成高、中、低軌協同立體觀測網絡，單一載荷演進為多載荷綜合，星上AI處理能力開始搭載部署。但在遙感大數據時代，數據洪流與利用率低下矛盾尖銳。王建宇介紹，有預測顯示，到2032年日產數據量達230PB，這需要大約10萬臺伺服器才能完成處理。而當前中國遙感數據實際利用率極低，海量數據處於“沉睡”狀態，未能發揮應有價值。

傳統遙感數據處理鏈路包括事件發生、衛星過頂、等待下行窗口、數據傳輸、地面處理和用戶獲取，全鏈路耗時數小時甚至數天，往往容易錯失最佳回應窗口。寶貴的衛星下行寬頻被大量無效數據佔用，使得有效資訊占比極低。智能化程度不足也導致衛星只會拍照不會分析，多星難協同。

當遙感數據從不夠用轉變為用不完，傳統地面處理模式已無法應對，亟須將計算能力移至太空，在軌完成智能篩選與即時處理。王建宇認為，算力星座將重塑對地觀測的服務流程，推動衛星從過去單純的數據採集器進化為在軌即時處理的太空智能終端，開啟全球範圍內的感、傳、知、用一體化即時感知新範式。

當前，天基計算正從概念走向現實。國際上，總部位於西雅圖的初創企業Starcloud成功發射搭載英偉達H100晶片的實驗衛星。穀歌等科技巨頭宣佈太空數據中心建設計畫，英偉達最近也發佈了太空計算模組。馬斯克旗下SpaceX已向美國聯邦通信委員會申請在近地軌道部署多達100萬顆衛星的軌道數據中心星座，希望利用太陽能為AI數據中心供電，馬斯克還醞釀在月球建造AI衛星工廠。

在國內，中國科學院和中國工程院兩院院士李德仁領導推進通信、導航、遙感、計算一體化的“東方慧眼”空天資訊即時智能服務系統。2024年，“東方慧眼”星座實現了首個國產化通用CPU+NPU架構上天，並在隨後通過地面上注的方式完成了遙感大模型在軌推理。2025年，之江實驗室三體計算星座首發12顆計算衛星入軌，經過9個月在軌測試，三體計算星座首發任務形成組網、計算、模型部署、科學載荷在軌驗證等四大核心能力。

中國信通院雲計算部主任馬飛表示，太空計算是繼通信、導航、遙感之後的新一代天基資訊服務能力，也是關乎未來空間戰略制高點的核心領域。將算力部署在軌，實現數據“即采即算、按需下傳”是破解星地傳輸帶寬瓶頸、提升服務時效性的必由之路，也是從“天數地算”邁向“天數天算”乃至“地數天算”的關鍵一躍。

王建宇認為，軌道數據中心是商業航太的下一個算力戰場，天基計算將開啟遙感對地觀測從數據洪流到價值湧現的範式變革。未來將實現衛星採集、星上AI即時處理、資訊下行至用戶的空間計算模式，在軌就能實現智能解譯，延遲時間在分鐘級別。研究星上即時智能處理新方法，有望滿足災害監測、應急回應對分鐘級管控、智能化服務的迫切需求。

在太空建設數據中心是否划算？

值得注意的是，當前太空算力中心尚不具備規模化建設的技術與商業化基礎，需保持戰略敏捷，以真實的場景和需求為牽引，逐步實現規模化投入和商業化閉環。

在器件研發上，中國工程院院士孫凝暉表示，要想設計太空數據中心，元器件和電腦體系結構必須保證算力可拓展，選擇高性能器件是必然路徑。他建議兩路並行，一是基於純商業晶片，另一條路徑是研發太空原生的抗輻照高性能晶片。孫凝暉表示，要抓住變道機遇，建立太空資訊處理設施的RISC-V體系，通過專用體系結構、芯粒集成等新技術，彌補我國商業晶片性能落後的現狀。

在散熱方面，地面數據中心通過空氣對流和液冷系統實現高效散熱，而真空環境中的太空數據中心無法通過對流方式散熱，僅依靠輻射散熱。為解決太空數據中心的散熱問題，孫凝暉認為，要發展新型液冷等散發方法，開發高導熱係數材料、新型輻射散熱結構及熱算一體設計。

太空數據中心設想的支持者認為，太空優勢顯而易見，來自太陽的能源無限且免費。亞馬遜創始人傑夫·貝佐斯認為，太空數據中心在軌道上飛行，由太陽提供動力，“這些龐大的訓練集群在太空建造會更理想，因為那裏有24小時不間斷的太陽能。”

地面數據中心有電網等成熟的供電基礎設施，而太空數據中心的能源主要依賴於太陽能。1KW級傳統剛性太陽陣列展開面積約3.3-5平方米，一臺8卡H100伺服器持續工作需要大約56平方米的太陽陣列，一個萬卡數據中心則需要大約7萬平方米的太陽陣列。而建設太空數據中心的主要成本包括總發射成本和機器成本。在太空建設數據中心划算與否，取決於單位發射成本。SpaceX通過高頻次的可回收發射，在2035年前有望將單位發射成本降至1400元/公斤。因此，未來也需要降低火箭發射成本，同時探索發展新型光伏材料等關鍵技術。

此外，多星組網形成太空算力集群，協同完成大規模計算任務，但挑戰在於，衛星高速運動導致網路拓撲秒級變化，任務調度與容錯極其複雜。王建宇認為，可探索星座級智能調度系統，構建分佈式星座協同計算架構。

對於太空中的大模型訓練，上海創智學院教授邱錫鵬表示，地面大模型可以集中上萬卡同時協同訓練，而天上的衛星是高度動態的網路，節點間的連接頻繁通斷，傳輸延遲顯著，每顆衛星只能用本地數據訓練，學到的往往是片面、局部的知識，因此必須攻克利用碎片化知識彙聚成全局智能的挑戰，在高動態網路下實現分佈式協同訓練。

當然，衛星壽命有限，僅在2024年，馬斯克的“星鏈”就有300多顆衛星墜毀。星間衛星不斷更替，個體能力差異大，邱錫鵬表示，如何在這種情況下讓新加入的衛星快速融入智能體系，避免全體失調、知識斷層，也是亟須攻關的挑戰。

中國天基計算多地開花

通過國家隊引領、地緣協同、多元創新，當前，中國天基計算構建成京滬杭“鐵三角”核心與多地協同生態。北京聚焦原始創新與火箭集聚，杭州打造智能演算法軟硬融合高地，而上海的優勢則是構建全產業鏈天基算力樞紐。

為搶佔未來產業機遇，上海通過佈局關鍵技術攻關任務、引進培育優質企業、加速天基算力應用場景落地，在天基計算領域的佈局已初具雛形，坐落在上海松江G60的衛星數字工廠，已實現1.5天生產一顆衛星的工業化產能。

上海市科學技術委員會副主任屈煒表示，當前全球科技創新密集活躍，天基計算正加速從技術探索向規模化部署演進。國際方面，眾多航太、智算科技領軍企業紛紛佈局，標誌天基計算正從概念走向現實、從單星智能邁向天地協同。國內在天基計算領域也有一些積極的探索實踐。上海將未來產業作為培育新質生產力、推動高質量發展的重要抓手。在此背景下，市科委聚焦天基計算領域計算、能源、散熱、傳輸等共性技術瓶頸，統籌佈局攻關任務，發揮鏈主企業引領作用，加快形成體系化能力，推動航太、計算、AI等技術與生態融合，推進天基計算標準體系建設與產業生態完善。

為整合產學研用資源，強化協同創新，上海成立“天算技術與產業生態聯盟”籌備組，推動形成要素集聚、優勢互補、共建共用的產業生態格局。在天基計算標準體系方面，馬飛介紹，當前，各家廠商的星載計算平臺在架構、介面、互聯協議等方面各不相同，形成孤島。計算生態的不統一導致“通導遙”應用無法跨平臺移植和協同，也缺乏統一的星間計算協同協議與任務調度的介面，使得構建全球一體高效調度的太空算力互聯網困難重重。

“我們在衛星製造與發射能力上已處於世界前列，但在決定未來產業生態和競爭力的天基計算標準上仍然亟待開發。”馬飛表示，沒有統一的標準就沒有互聯互通的生態，就無法實現成本的降低和應用的繁榮。加速構建與國際接軌、自主完整的天基計算標準體系已不是要不要做的選擇題，而是必須要做的緊迫任務。目前天基計算標準工作組已正式成立，該工作組旨在構建引領全國、對接國際的規範體系，為天基計算產業高質量發展提供統一的技術遵循與標準化支撐。

來源：中國澎湃新聞