上游是太空算力的根基,负责提供可承载算力的物理平台与把设备送入轨道。
能源优势——太空中太阳能效率高,可有效解决地面基建痛点。算力上天可充分使用太 阳能,与地面电力基建相比,具有效率高、24 小时响应等明显优势:
发电效率提升:地球大气层对阳光有削弱,对阳光产生散射与吸收,部分太阳能将损失 反射到太空中。而在太空中光子活力更强,且没有大气层反射,发电效率大幅提升。根 据中国科学技术馆数据,太空中同面积电池板接受的光能相比地球表面某些地区高出 2 -3 倍。
24 小时持续响应:地球上太阳能最大的痛点之一即由于季节、电气、地区、昼夜更替 等原因,使得太阳能供电与火电、核电等供电方式相比较不稳定。而太空中如晨昏轨道 的太阳能有近乎 7✖24 小时的光照时间,只要位置、技术设定合理就可以持续接收太阳 能。
能源清洁且可再生:与有限且不可再生的化石燃料不同,太阳能可以无限期地利用,同 时有利于在为数据中心供电的同时实现碳中和目标。
经济高效:太阳能电池板一旦制造完成并发射到太空,就无需任何持续的燃料或维护成 本。以 ADA Space“三体计算星座”项目为例,依赖空间光照与冷却,实现高效率算力 处理。
散热优势——真空环境天然有效散热,空间冷却与激光通信降低能耗和运维复杂度。目 前如果建造一个 100 万张 GPU 的计算集群,其局部热流密度将超过 250W/m2,需要进 行大面积扩热,并采取水汽蒸发等降温措施,工程实施难度极大,水资源浪费严重,且 容易引发严重的热岛效应。相比地面设施散热,太空由于其自身真空环境在散热方面具 有散热效率高、节约水资源等优势: 超低温环境:太空中温度达到零下 270 摄氏度,远低于地面任何自然或人工冷却系统的 极限,太空环境可直接作为“天然液氮冷却池”,大幅降低主动散热能耗; 无介质热传导障碍:太空的真空环境彻底规避了地面散热中的空气热阻问题,热量可直 接通过辐射散发。相比之下,地面数据中心因空气对流效率低,需消耗一定能源驱动风 冷或水冷; 简化散热结构:卫星散热器仅需轻量化材料(如石墨烯复合膜)制成辐冷板,无需复杂 的水冷管道或压缩机制冷系统,既减轻设备重量,又降低故障率; 脱离水资源依赖:数据中心散热需要大量水资源,以 Meta 为例,其新建的数据中心日 最高用水量达 600 万加仑,远超当地全郡用水量,太空散热完全无需水资源,彻底解决 干旱地区数据中心部署限制。 综上分析,我们认为太空算力是 AI 时代下解决能源、散热等问题的优选之一,且目前 全球已有多家公司启动对应项目,技术发展较有保障,具有较大的市场空间及商业落地 价值。c
上游:基础构建环节
上游是太空算力的根基,负责提供可承载算力的物理平台与把设备送入轨道,涵盖:卫星/平 台制造、发射服务、算力与通信硬件。卫星制造商通过平台设计与星间链路提升网络能力; 发射服务以可复用火箭压低边际发射成本;算力/边缘硬件厂则需做耐辐照、功耗与热设计适 配: SpaceX(Starlink / Starshield):现阶段在大规模 LEO 星座、星间激光链路与自有发射 能力上具有领先优势(影响网络能力与部署速度); 卫星制造商:Maxar、Thales Alenia、Airbus Defence、Lockheed Martin 等; 发射服务:SpaceX(猎鹰系列火箭)、Rocket Lab、Blue Origin、ULA、Arianespace 等; 算力硬件 — NVIDIA、Intel、HPE、专门的耐空间级加速器与模块厂商(部分厂商已开 始把 AI 边缘芯片送上轨进行验证),例如已有项目将 NVIDIA Jetson 类 AI 模块送入轨 道测试。
中游:在轨网络/算力与空间运营
中游承担着太空算力的神经中枢职能,核心在于构建高效的通信网络与实现算力的在轨管理, 包括通信网络搭建、轨道数据中心运营: 星座网络/中继运营:SpaceX(星间链路)、OneWeb(Eutelsat OneWeb 的全球覆盖策 略)、Kepler(混合 RF+光学中继并明确推进 on-orbit compute 能力)、休斯网络(Hughes Network Systems)等; 在轨算力与模块化基础设施提供者:Axiom Space(推出“轨道数据中心/ODC”节点计 划)、Loft Orbital(模块化搭载与快速部署服务)、Skyloom(光中继/高带宽中继解决方 案)、Axiom 已与多方合作推进首批在轨数据中心节点; 其他运营:SpaceX的Starcloud旨在打造轨道数据中心,通过在太空部署数据中心节点, 为地面用户提供边缘计算服务;大型云厂商通过 ground-station as a service 与 spaceto-cloud 产品,承担数据落地、存储与二次处理的角色(如 Azure Orbital、AWS Ground Station 等)。
下游:应用拓展环节
下游是太空算力价值释放的核心场景,通过多样化应用将技术优势转化为实际生产力,覆盖 地球观测、通信服务及新兴领域等方向。地球观测借助在轨数据处理提升决策效率,通信服 务依托算力优化拓展服务边界,新兴应用如自动驾驶、智能交通则通过太空算力突破地面场 景限制,全方位推动太空算力从技术探索走向产业落地,赋能多行业升级。 地球观测: Planet Labs:利用搭载 AI 的卫星对地球表面进行高分辨率、高频次成像,并通过在轨 实时处理技术,快速生成对农业监测、环境变化跟踪等领域有重要价值的信息。例如, 通过分析卫星图像,可及时监测农作物生长状况、病虫害发生情况,为农业生产提供精 准决策依据。 Maxar Technologies:拥有先进的地球观测卫星星座,具备高分辨率成像与立体测绘能 力。其数据广泛应用于城市规划、资源勘探、灾害评估等领域。 通信服务: 铱星通信(Iridium Communications):运营着全球覆盖的卫星通信网络,为偏远地区、 海洋、航空等地面通信难以覆盖的区域提供可靠通信服务。 Globalstar:提供卫星语音和数据通信服务,在物联网、应急通信等领域应用广泛。 我们认为,目前太空算力的上游格局较为稳固,SpaceX 主导(星座规模+发射),短期内处于 明显领先地位,Amazon 的 Project Kuiper 借助 AWS 生态也是重要参与者;中游是最活跃的 “创新场”,Kepler、Skyloom 等专注光学中继与在轨中转的公司,以及 Axiom/Loft 等在轨模 块化服务提供商,正努力推进在轨算力的商业化,如 Kepler 已公开宣布 on-orbit compute 能 力,Axiom也在推进轨道数据中心节点。