近期,馬斯克宣佈,SpaceX將在太空中建設資料中心;GoogleCEO宣佈啟動"Project Suncatcher",計畫於2027年發射首批太空AI資料中心原型衛星,旨在通過太陽能直接驅動TPU晶片在軌運行;亞馬遜創始人貝索斯也表示,人類將能夠在太空建造吉瓦級資料中心。
太空算力將是航天強國的核心構成:國際AI巨頭的加入,太空算力關注度空前提高,太空算力不再是“天數天算”的小眾應用,而是地面算力網路向天基的延伸,對標地面算力產業,太空算力市場有望超越衛星網際網路,太空算力將帶動運載火箭、衛星製造、空間電源、星間&星地通訊、空間晶片等產業鏈加速增長,將是航天強國戰略的核心構成。
1. 太空資料中心驅動邏輯與定義
需求驅動與根本邏輯
人類對計算、儲存、網路的需求具有無限性,從1G 到 5G 的發展歷程中,高營收應用推動科技生活變革,背後是電腦晶片、資料中心、新型基站及網路等基礎設施的持續投入。
然而,在4G 向 5G 演進及 6G 論證過程中發現,地表資訊產業發展受能源、土地、無線電頻譜等資源限制。
隨著AI 算力需求指數級增長,支撐日常應用的 AI 算力年用電量已佔全球 2%-5%,且地面資料中心面臨建設土地緊張、能源短缺、冷卻水消耗過大等問題 —— 傳統能源供應需提升 50%-60% 以解決散熱難題,同時還需應對環保壓力,地表建設的限制效應已十分顯著。
將視角轉向太空後,其多重物理優勢凸顯:
能源效率:太空中太陽輻射強度為地球的1.3 倍以上,太陽能電池陣能源利用率達 99%,能源可利用率較地面最佳化 3-4 倍;
散熱優勢:真空背陽側接近零下273℃的冷背景,可通過輻射散熱解決熱管理問題,無需消耗地面水資源;
覆蓋能力:低軌衛星具備全球覆蓋、低時延無縫連接特性。
這些因素支撐了科技巨頭在太空中建設新一代資訊基礎設施的價值認知與先手佈局邏輯。
定義與傳統航天區別
太空資訊基礎設施可定義為類比地面資訊產業體系的設施,涵蓋計算個人終端、標準化伺服器製造、大型儲存中心、資料管理中心及算力中心等形成的資訊處理能力。
傳統航天(包括商業航天發展前十年)的衛星建設僅屬於太空中的基礎通訊設施,不具備強大、可共享、可調度的資訊處理能力,無法將網路運力、資料存力、電腦算力轉化為池化、可調度、彈性的資源,難以形成邊際成本下降效應以支撐太空應用。
而星網及馬斯克等先行者推動的新一代設施,通過網路連通實現高資料流通量,由此催生巨額資料處理、儲存、計算需求,設施建設形成的能力可反向支撐更多太空自主應用及反哺地面內容,真正實現了太空資訊技術建設的突破。
2. 海外巨頭佈局思路解析
SpaceX 分佈式架構
SpaceX 核心佈局圍繞分佈式軌道架構設計,依託發射成本優勢,採用 1.1 噸重、資訊吞吐量超 1T 的 V3 衛星,結合低時延雷射組網,建構去中心化算力網路。
將近萬顆衛星轉化為邊緣計算節點,服務星鏈頻寬、資料處理儲存及手機直連服務等場景,實現“通訊 + 計算” 一體化。
商業層面,通過批次部署新衛星,依託現有衛星能力滿足約800 萬基礎使用者需求,實現快速商業落地,且邊際擴容速度快、成本低。
亞馬遜雲服務延伸
亞馬遜太空佈局遵循長期主義,是其雲服務(AWS)的自然延伸,核心目標是擴充 AWS 在全球雲端運算市場的份額。
路徑規劃為:太空資料中心迭代建設→批次部署→降本提效,認為長期來看太空資料中心可替代地面資料中心,成為全球 AWS 服務的基礎支撐。
具體措施包括利用太空24 小時穩定能源最佳化系統,提升 AWS 客戶服務質量、降低建設與服務成本,最終實現 “成本擊敗地面資料中心” 的目標。
Google軟硬體協同
Google太空佈局採用軟硬體協同+ 生態合作模式:
技術層面:對自研TPU 晶片進行太空環境適配改造,確保抗輻射、耐極端溫度;
部署層面:依託Planet Labs 成熟衛星平台,加速衛星端算力設施部署;
戰略層面:通過“捕光者計畫”(Suncatcher)聚焦在軌 AI 訓練,減少對地面能源依賴,借助平台合作建構差異化競爭力,與 AWS 等雲服務廠商形成競爭。
3. 太空資料中心價值與競爭意義
發展現狀與支撐案例
2025 年太空資訊基礎設施部署取得顯著進展:年初中國 “三體星座” 發射,11 月初 Starlink 1 衛星成功入軌,網路之外的資訊基礎建設逐步被認可、部署與嘗試,天上的計算、資料處理及網路效應已初步顯現價值,支撐了 “商業航天作為天地產業聯通支撐點” 的投資邏輯。
國外初創公司積極佈局案例:
Spark Cloud:以較小體量依託輝達技術,將最新 H100 板卡衛星發射上天,規劃後續建設 5 吉瓦級大型衛星平台(雖規模實現需較長時間,但其思路聚焦能源替代及太空無限能源供應下的 AI 模型訓練);
龍思達:採用極致資料災備思路,將資料儲存系統部署於月球背面,支撐特定環境下的資料儲存需求,覆蓋傳統地面資料中心部分主營業務;
公里公里太空:與國際空間站、IBM 合作,測試自身原型機資料中心,發展路徑相對穩健。
這些案例共同體現了太空資料中心背後,太空資訊基礎建設的當前發展階段與多元探索方向。
全球科技競爭意義
太空資料中心整合了多個先進行業的交叉技術,已成為下一個全球科技競爭的前沿領域,是未來可能撬動巨大應用生態的核心基礎。
其價值不僅在於延伸和支撐各玩家現有地面傳統業務的競爭力提升,更被視為下一代太空創業的新機遇及孕育巨大市場前景的“土壤”,Spark Cloud 等公司的入局正是這一觀點的直接印證。
4. 中國進展與生態建設
科研機構與項目佈局
中國科研機構在太空資料中心建設中進展顯著:
北京郵電大學:自2022 年起部署 “天算聯盟”,涵蓋北斗 1 號、北斗 2 號等項目,將計算、網際網路及新網路驗證技術搬至太空開展驗證,聚焦 AI 核心基礎的資訊設施建設;
之江實驗室:以“共商共享共建共發展” 模式推進,目標打造全球首個聯網計算 “天機網路”,無盈利需求、專注應用孵化,已培育多個長期在軌訓練及驗證的應用,推動科研發展的同時,也在推進經濟開發。
企業參與與產業鏈覆蓋
中國企業基於“能源替代” 或 “應用拉動” 思路推進太空資料中心建設:
軌道晨光:對標StarCloud,計畫發射上噸級業務衛星(試驗星規模稍小),通過數百平方米太陽能板提供全日能源,開展在軌 AI 訓練業務,聚焦能源替代路線;
達摩院(雲棲小鎮)與艾克薩儲存:聯合發佈項目,以應用雲拉動天基端資訊基建能力驗證及軟體作業系統打通,逐步補全建設環節。
上游產業鏈覆蓋全面:
計算載荷:北郵孵化的宇偉宇航、中科院計算所的中國天算、清華大學孵化的新特未來,分別提供太空計算伺服器、通用計算伺服器及智能處理載荷;
儲存領域:艾克發科技是商業航天中唯一專注可靠性儲存的公司,浙江相關項目另有其他儲存晶片公司參與;
雷射通訊:除海信光聯外,聖光通訊、多家光通訊企業及華為、中興、烽火等通訊巨頭均佈局相關產品;
能源系統:鈣鈦礦太陽能電池方案通過在軌迭代驗證,已獲得更多訂單並實現業務化使用。
應用側生態孵化成果豐富:之江實驗室合作的遙感應用公司、時空道宇等物聯網企業的應用已與太空計算掛鉤;艾克薩儲存孵化出獨立公司天通智捷,專注面向資料應用側的太空資料中心部署。
中國在“算” 和 “存” 的新一代太空基礎資訊建設生態搭建上,較國外更具多樣性,已產生應用端拉動效應並孕育新的產業替代機會。
5. 關鍵領域變化與地面優勢對比
建設關鍵領域變化
太空資料中心建設涉及從基建端到營運、資料使用的全方位提升,基建端核心卡點集中在能源供應與計算晶片兩方面:
能源供應突破:
傳統瓶頸:傳統衛星採用的砷化鎵太陽板成本高(約20 萬元 / 平方米)、供電效率低(約 200 瓦 / 平方米),且材料剛性難以製成柔性太陽陣,系統設計代價高;目前商業航天公司能獲取的低價傳統太陽能電池片成本仍達 16 萬元 / 平方米。
新型方案:鈣鈦礦材料作為替代方案,可將柔性太陽板成本降至傳統砷化鎵的一半左右,未來仍有降本空間,同時具備更高能源轉化率,且易製成摺疊式柔性太陽翼,有助於控制發射成本並支援超大型太陽板(如馬斯克V3 版本 257 平方米級太陽板)部署。
核心價值:能源供應突破是太空資料中心建設的關鍵,若快速迭代,將形成區別於衛星網際網路的巨大提升,支撐幾十至幾百平方米規模的能源需求,同時反哺衛星網際網路基建(如馬斯克通過257 平方米太陽能帆板實現巨額能源供應,支撐 1.1T 以上資料吞吐量及衛星邊緣計算節點部署)。
計算晶片進展:
現狀:現有衛星的晶片能力及應用需求可基本滿足,且能實現一定迭代;
挑戰:晶片及散熱、處理工藝等核心技術主要集中於寒武紀、華為等巨頭,需依賴其技術突破推動商業航天進展。
相比地面的核心優勢
太空資料中心在能源供應、散熱效率、資源消耗及建設成本等方面,較地面資料中心具有顛覆性優勢:
在能源供應方面,太空資料中心部署於近地軌道等位置,可24 小時接受太陽能照射,容量因子接近 100%,整體峰值發電量比地面資料中心高 5 倍以上,能源成本更是低 10 倍以上;而地面資料中心受晝夜交替、天氣變化、日照時長等因素影響,容量因子低於 50%,目前其用電量已佔全球總用電量的 2%-3%,預計 2030 年這一佔比將翻倍,未來 6G 基站落地後,其能源需求甚至可能超出全球現有供應能力。
散熱效率上,太空資料中心通過被動輻射方式散熱,散熱能力可達800 瓦 / 平方米,理論 PUE 值接近 1,意味著幾乎所有能源都能用於計算與服務;地面資料中心目前主流採用液冷技術,散熱極限僅為 20 瓦 / 平方米,每產生 1 瓦計算能耗,就需要 1.5 瓦以上的能源用於散熱,能源浪費較為明顯。
資源消耗層面,太空資料中心無需消耗水資源;地面資料中心的日耗水量已達到城市級規模,且其運行高度依賴不可再生能源,資源消耗壓力較大。
建設成本方面,太空資料中心的成本主要集中在發射成本控制及在軌長期維護上,無需承擔土地、建材、電網接入等額外成本;地面資料中心則需投入土地許可、建材搭建、電網接入、人力維護等直接成本,還需承擔與國家安全相關的隱形成本,整體成本構成更為複雜。
儘管太空資料中心仍面臨輻射防護、晶片適配、衛星壽命及通訊驗證等技術挑戰,但通過大規模建設與技術迭代可逐步解決,其在能源、散熱、資源及成本上的優勢是未來發展的核心驅動力。
6. 具體項目規劃與部署解析
洞察時空與遙感應用
洞察時空依託巨型星座進行應用部署,聚焦衛星網路建設帶來的能力提升與成本控制:
核心項目“天府之眼”:通過建設超低軌智能遙感星座,完成可見光、合成孔徑雷達(SAR)等多類型遙感資料的採集及線上 AI 運算處理,形成即時、多元、多用途且低成本的資料獲取能力。
市場前景:當前遙感市場活力充沛、空間廣闊,傳統遙感企業(如航天宏圖、長光衛星“吉林一號”)表現優異;該領域可在先進技術應用、精準服務市場及客戶需求適配等方面持續拓展,入場時機無嚴格早晚之分。
典型星座規劃與節奏
中國主要星座項目規劃與進展:
三體星座:搭載分佈式系統、高性能太空計算載荷、雷射通訊載荷及路由器,基於“工商共享共建共發展” 思路,規劃約 2800 顆衛星;2025 年計畫發射約 50 顆,2026 年約 100 顆,後續隨合作夥伴及項目落地逐步推進。
天算聯盟:由北郵聯合高校、科研機構及華為等發起,以技術驗證為核心,規劃約300 顆衛星;一期 10 顆,後續逐步增至 300 余顆。
星算計畫:與三體計畫共同孵化,規劃超2800 顆衛星,技術基底與浙江實驗室共享;02 組衛星計畫 2026 年發射約 10 顆,後續計畫持續落地。
軌道晨光:態度保守,未公開星座規模論證,當前專注首顆、次顆實驗星的在軌發射與驗證,以建構核心業務場景。
太空字節:由儲存公司孵化,規劃數十顆衛星但未公開發佈。
現階段太空資料中心多以“數十顆至小幾百顆” 規模建設,各家步驟整體偏保守,這與 2025 年太空運力未出現大幅提升直接相關。
1. 海外巨頭太空AI與資料中心佈局
馬斯克(SpaceX)佈局:馬斯克認為未來更高等級的AI必須在太空開展,其新建的下一代V3版本衛星只需拓展即可建構太空資料中心;Starlink通過強大發射能力、1.1噸級V3衛星(1T以上資訊儲存量)、低時延全球雷射組網,將1.5萬顆衛星轉化為邊緣計算節點,形成去中心化算力網路,依託800萬基礎使用者快速商業落地。
亞馬遜(AWS)佈局:貝佐斯預言千兆瓦級太空設施將在10-20年內升空,亞馬遜走“長期主義+雲服務延伸”路線,目標是擴增AWS全球雲端運算市場份額;通過大型衛星最佳化能源系統,利用太空24小時能源供應,提升現有AWS客戶服務質量、降低建設與服務成本,最終實現太空資料中心替代地面資料中心,形成全球AWS基礎。
Google佈局:Google發佈曙光者計畫(10月5日、11月5日發佈),走“軟硬體協同+生態合作”路線;通過改造Edge TPU晶片適應太空環境,依託與Planet公司的成熟衛星平台加速部署,聚焦在軌AI訓練以減少地面能源依賴,通過硬體基礎與演算法落實形成競爭力,與AWS等雲服務商競爭。
初創公司動態:Starcloud於11月1日成功將搭載輝達H100 GPU的衛星送入軌道;Lunar Starros將資料儲存系統部署在月球背面;公里太空與國際空間站、IBM合作測試資料中心原型機。
2. 太空資料中心核心邏輯與優勢
地面算力瓶頸:AI年耗電量已佔全球2%-3%,並向5%逼近;地面資料中心面臨能源、土地、冷卻水限制,散熱需傳統能源供應商提升50%-60%以上,環保壓力大。
太空獨特優勢:
能源:太空太陽輻射強度是地球的1.3倍以上,太陽能電池陣列能源利用率達99%,是地面的3-4倍最佳化;低軌衛星可實現24小時能源供應。
散熱:太空真空環境下,衛星背陰側接近零下273度,通過輻射散熱無需冷卻水,被動輻射熱管理能力可達800瓦/平方米以上,PUE值理論接近1(所有能源用於計算與營運)。
其他:無土地許可、建材、電網接入等隱性成本,維護成本低;全球覆蓋低時延無縫連接。
經濟效應:太空資料中心能源消耗成本比地面低至少10倍以上,能源問題解決後可支撐太空電站、動力工廠、深空探測等新基建。
3. 中國太空資料中心進展與規劃
科研機構佈局:
之江實驗室:幾年前開展極光一千電腦板/處理器在軌搭載,2025年發射浙江星座,走“長遠孵化+面嚮應用”路線,已孵化若幹線上應用訓練驗證項目,與遙感、物聯網公司合作。
北郵:2022年起部署天策聯盟,發射北郵一號、北郵二號,開展計算與網際網路核心網驗證,兼顧能源與應用視角進行技術研發攻關。
商業公司佈局:
軌道晨光:對標Starcloud,通過發射噸級衛星(業務星上噸級),以大面積太陽能帆板提供全天候能源,開展在軌AI訓練業務。
阿里達摩院+艾克薩儲存:聯合發佈太空資料中心項目,艾克薩儲存孵化獨立公司“太空智傑”,從事實物競爭側太空資料中心部署。
國星宇航:規劃星算星座(2800顆星規模),在網際網路大會獲高評價,實現太空計算網路在軌價值釋放。
上游供應商:
計算側:北郵孵化的一微宇航、中科院計算所的中科電算提供太空計算伺服器;清華大學孵化的新的未來提供智能處理載荷。
儲存側:艾德發科技是商業環境中唯一做可靠性儲存的公司。
雷射通訊側:海星光聯、上光通訊、集中信通參與,華為、中興、烽火佈局通訊通道產品。
能源側:鈣鈦礦材料是新型太陽能電池替代方案,上海港灣在該領域佈局靠前,形成多項驗證成果;馬斯克V3衛星使用257平米太陽能帆板支撐1.1T以上資料吞吐量,其能源方案是鈣鈦礦應用的參考方向。
4. 中國星座規劃與進展
三體星座:規劃約2800顆星,今年明年計畫發射50顆、100顆;搭載分佈式系統、高性能太空計算模組、雷射通訊模組與路由器,遵循“共商共享共建共發展”思路,任何擁有標準化元件的衛星均可納入。
天算星座:由北郵發起,聯合20-30所高校、科研機構及華為等企業,規劃310顆星,一期發射10顆,後續發射幾十顆;聚焦技術驗證與獨特應用方向論證。
天算計畫:與三體計畫共同孵化,規劃超2800顆星,技術基底與在軌成果和之江實驗室共享;26年計畫發射天算計畫02組星(約10顆)。
軌道晨光項目:未公開星座規模,現階段專注於實驗性衛星發射與驗證,建構業務場景。
5. 中國相關企業與生態
洞察時空:與巨型星座在人員架構上有重疊,依託巨型星座做應用部署;通過建設超低軌“天府之眼”智能遙感星座,採集可見光、SAR等遙感資料並進行線上AI運算融合,提供即時、多元、低成本的資料獲取與服務。
上游材料機會:鈣鈦礦材料是太空資料中心能源卡點的核心突破方向,其柔性太陽能板成本可降至傳統三結太陽能電池板(20萬/平米)的一半,且易摺疊成超大型太陽翼;該材料成熟後可反哺衛星網際網路(如新網現有500多公斤衛星僅10Gbps雷射通訊,能源限制是關鍵瓶頸)。
應用生態孵化:之江實驗室與北郵孵化的項目已產生應用側成果,如遙感公司、時光教育等物聯網公司將應用與太空計算掛鉤;艾克薩儲存孵化的太空智傑專注太空資料中心部署。
Q: 能否介紹中國太空資料中心相關項目的進展及整體規劃?
A: 太空資料中心涉及可回收運載運力、批次衛星在軌技術、核心計算/通訊類股、星座組網管理、天地一體通訊協議、分佈式調度等多方向。中國玩家包括北郵、之江實驗室、軌道晨光、國星宇航等:北郵2022年部署天策聯盟,通過北郵一號、北郵二號驗證計算及網際網路核心網技術;之江實驗室幾年前開展極光一千電腦板/處理器在軌搭載,2025年完成浙江星座發射,孵化了若干在軌應用訓練驗證項目;軌道晨光對標Data Cloud,通過噸級衛星+大面積太陽能帆板提供能源,開展在軌AI訓練;國星宇航的星算星座規模達2800顆。上游供應商方面:計算側有北郵孵化的一微宇航、中科院計算所的中科電算、清華的新的未來;儲存側有艾德發科技;通訊側有海星光聯、華為、中興、烽火;能源側有鈣鈦礦太陽能電池方案在軌迭代驗證並實現業務化使用。應用生態上,之江實驗室等孵化的項目已拉動遙感、物聯網等應用,如時光教育等物聯網公司,還孵化出太空智傑等新公司。整體看,中國太空資料中心生態比國外更豐富,起步階段已產生應用端拉動效應及產業環節替代機會。
Q: 建構太空資料中心的過程中,那些領域會有明顯變化並產生較大效益?太空資料中心相比地面傳統資料中心有那些明顯優勢?
A: 太空資料中心的建設是從基建端到營運再到資料使用的全方位提升,先行領域為基建。當前太空資料中心建設的主要卡點是計算晶片和能源供應,其中能源端及基礎建設限制更突出:傳統三結太陽能電池板成本高(一平米約20萬,供電僅兩百多瓦),而鈣鈦礦柔性太陽能板可將成本降至傳統產品的一半左右,且未來降本空間更大,能源轉換效率更優,易做成摺疊柔性太陽翼,能支撐超大型能源供應(如馬斯克V3版本257平米帆板),上海港灣在鈣鈦礦佈局上靠前且有驗證成果。能源解決後可反哺衛星網際網路,突破現有能源限制(如Starlink已實現200Gbps雷射通訊)。計算晶片及散熱等技術突破集中在寒武紀、華為等企業手中。
太空資料中心相比地面的優勢:
1. 能源供應:太空軌道(如36000公里StarCloud衛星位置、近地軌道)可實現24小時太陽能照射,峰值發電能力比地面高5倍以上,能源成本比地面低至少十倍,容量因子接近100%(地面因晝夜、天氣等限制容量因子低於50%);
2. 散熱與資源消耗:太空中真空環境無需消耗水資源散熱,地面資料中心日耗水量達城市規模;
3. 建設與維護成本:太空資料中心無需考慮土地許可、建材搭建、電網接入等隱性成本,維護成本低;
4. 長期發展適配性:更貼近未來天地一體化及太空經濟活動需求。但太空資料中心仍需攻關輻射防護、晶片要求、衛星壽命等技術,不過可通過大規模建設和技術迭代解決。
Q: 請介紹洞察時空及其與巨型星座的關係?
A: 洞察時空與巨型星座在人員組織架構上存在重疊,其佈局依託巨型星座開展應用部署。從洞察時空正在推進的天府之眼項目來看,該項目旨在建構超低軌時空智能遙感星座,實現對可見光、SAR等遙感資料的採集,並通過線上AI運算處理融合,形成即時、多元、多用途且低成本的資料獲取與服務能力。洞察時空的部署方向聚焦於產業協同(含巨型星座產業協同)產生巨大效應時,運行資料價值的轉化。
Q: 請介紹三體星座、天算星座等新興星座的衛星規劃數量及部署節奏?
A: 三體星座:規劃搭載分佈式系統、高性能太空計算模組、雷射通訊模組及路由器,遵循王堅博士“共商共享、共建共發展”的指導思路,擁有標準化元件的衛星均可納入。其最終規劃約2800顆衛星,計畫今年發射50顆左右、明年發射100顆左右,後續將根據合作夥伴及項目落地推進情況逐步實施。該星座由之江實驗室主導,定位為科研屬性的平台搭建孵化項目。
天算聯盟(天算星座相關):由北郵發起,聯合二三十所高校、科研機構及華為等企業開展技術驗證,規劃衛星數量約310顆,一期計畫發射10顆,後續將發射幾十顆逐步推進。
天算計畫:與三體計畫共同孵化,規劃組網衛星超2800顆,其技術基底及在軌成果與之江實驗室共享,由商業公司負責落地部署。2026年計畫發射天算計畫02組星,數量接近10顆。
此外,太空字節(儲存公司孵化的太空資料中心公司)規劃衛星數十顆,但尚未公開發佈。新興星座整體部署節奏偏保守,主要因今年算力與運力未實現大幅提升。 (有道調研)