“人算”不如“天算”

当前，在大国竞争的两大新兴战场——太空与人工智能——正在出现深度融合的趋势，并由此催生一个新的业态：太空算力。

太空算力是指将数据中心部署到太空环境（一般是近地轨道）。它的兴起意味着：

• 算力资源将得以突破地面能源、空间与水资源的制约，向太空进行延伸；

• 太空无人环境下的数据中心建设、运行、维护，将为AI创造全新的应用场景。

在这个背景下，全球主要大国尤其中美两国，正开始加速布局：

5月14日，由之江实验室牵头、国星宇航实施的全球首个进入常态化运营的太空计算星座——“三体计算星座”——首批12星成功发射入轨，目标实现2800颗算力卫星组网，并与地面超100个算力中心互联互通。

10月3日，亚马逊创始人贝佐斯提出未来10到20年将在轨构建千兆瓦级的AI算力集群。

11月2日，美国初创企业Starcloud与SpaceX合作，将搭载英伟达H100 GPU和谷歌Gemini大模型的卫星送入轨道，旨在验证高端AI算力与复杂模型在轨运行的可行性。

11月4日，马斯克表示将扩大星链V3卫星规模，建设太空数据中心，目标在4-5年内通过星舰完成每年100GW的数据中心部署。

11月5日，谷歌CEO皮查伊宣布启动“捕日计划”，计划2027年与Planet Labs合作发射两颗原型卫星，每颗卫星携带4个TPU，验证太空轨道大规模计算能力。

11月27日，北京市科委等机构宣布将在700～800公里轨道建设运营大规模太空数据中心。目前，首颗算力试验卫星“辰光一号”已完成研制。

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太空算力：三条主战略航道的交汇点

太空算力是人工智能对全球实时、超低延时、巨量数据处理的刚性需求，与航天技术迈向低成本、规模化商业时代这一历史进程的必然交汇。布局太空算力，标志着三条核心产业与战略逻辑的汇聚与闭环：

首先，是破解地球能源与环保瓶颈的最优解。

数据中心的高能耗始终是全球算力竞争的关键制约因素，主要源于电力和散热两大需求。2015年，微软启动“纳蒂克项目”，率先尝试利用海底低温环境解决数据中心的持续冷却难题。但海底数据中心无法避免对海洋生态的影响，且至今技术成熟度依然有限。

随着人工智能飞速发展，数据中心能耗进一步急剧上升。AI大模型所需算力每两年以15～16倍速度增长，能源消耗也呈现指数级攀升。国际能源署预测，到2030年，全球数据中心耗电量将达到945太瓦时，超过日本当前全国用电总量。若不采取有效措施，到2035年仅训练顶级大模型所消耗的能源，就可能接近全球电力总供应量。

在此背景下，向地外寻求新的能源与计算空间就成为必然趋势。而太空环境恰好能同时解决数据中心的能源和散热两大难题：

近地轨道可实现接近全天候的高强度太阳能接收，理论发电效率最高可达地面条件的5倍，这为人类提供了提供了潜力巨大的清洁能源来源；

接近-270℃的宇宙深冷空间，则是一个天然的巨型散热场，无需消耗宝贵的水资源和开发复杂的液冷系统。

其次，是发展太空经济、迎接“大航天时代”的必经之路。

以“南天门”、“月球城”等为代表的下一代航天构想，其实现离不开三大核心能力的同步构建：

• 太空工业，地外资源开发与在轨制造；

• 天基生态，可自主运行的太空基地；

• 天地协同，高效可靠的运输与一体化调度系统。

这三大支柱共同构成了可持续太空存在的基石。

就当前而言，实现这一远景的关键起步，正是推动航天产业完成一场深刻的价值跃迁——从以地球为中心的“地心模式”向以太空为基地的“天基模式”转型，将人类的生产力与活动能力系统性向地外延伸，构建在轨的大规模、深度服务能力。太空算力，是这一跃迁中最具象、最核心的终极产品：

部署智能计算星座，不仅能为地面的全球通信、遥感、导航等需求提供高速服务，更能为在轨制造、空间探索等太空活动提供即时算力支撑。这既是近地轨道经济活动的现实需求，也为未来更深远的太空开发奠定了不可或缺的商业基础。

最后，是智能时代的空天生态基石。

传统的卫星作业普遍采用“天感地算”模式，即卫星作为被动的数据采集器，将海量原始数据通过有限的星地链路传回地面处理。这一模式存在两大瓶颈：

其一，超过90%的无效或冗余数据挤占宝贵带宽，信息传递效率低下；

其二，从数据采集到地面分析、决策响应的周期往往长达数小时，无法满足时效性要求极高的应用场景。

因此，卫星自身亟需向智能化转型，升级为能够在轨完成感知、计算与决策的“轨道智能体”，其变革意义堪比从功能手机到智能手机、从传统汽车到智能汽车的跨越。

太空算力正是这一转型的核心引擎。它将卫星作业模式革新为“天算天决”，使卫星能够利用星载算力或天基数据中心，对数据进行即时处理与智能分析，仅将诸如“火灾精确坐标”、“洪涝淹没范围”或“特定目标识别结果”等高价值、轻量化的信息产品下传。

这一变革将关键应用的响应时间从“小时级”压缩至“秒级”，也为构建一个实时、智能、自主的空天地一体化信息生态奠定基础。

同时，太空环境固有的无人化与高度自动化属性，为AI技术带来了极其丰富的全新应用方向。从空间站的自主运维、卫星星座的智能协同，到深空探测器的自主决策、太空资源的机器视觉识别，在轨工厂、太空基地的自主运行……这些场景都迫切需要并必将催生更强大、更可靠的AI系统。

这本质上是航天所创造的极端复杂物理场景与AI驱动的智能化需求之间的双向促进：航天为AI提供了终极的“试验场”与“需求引擎”，而AI则为航天赋予了前所未有的“自主能力”与“效率倍增器”。两者相互赋能，共同构成一个正向循环，推动人类智能活动从地球向星辰大海全面延伸，开启一片繁荣的新疆域。

由此可见，太空算力建设攸关人类迈向太空的进程与AI产业深度发展前景。而航天与人工智能天然的军事属性与应用前景，也决定了太空算力对于国家安全与未来战略主动权的关键重要性。谁能率先构建起成熟的天基智能信息处理能力，谁就将在未来的科技、经济发展乃至军事竞争中占据优势位置。这场竞赛，关系到未来数十年的发展格局。

当前，我们已经在工业化领域取得独一无二的领先优势，并在航天、人工智能等尖端技术方向上，进入从跟进、并跑到部分领跑的关键突破阶段。然而，角逐“大航天时代”与新一轮产业革命的主导权，是一场关乎综合国力厚度、战略产业韧性与长期制度效能的顶层较量。

经济结构严重失衡的美国，正在将太空和人工智能视为其重塑国家竞争力的核心战略支点。依托成熟的军民融合体系与深厚的科技积累，美国正以国家意志推动经济与军事双轨驱动的系统性布局，其战略定力与推进速度不容小觑。对此，我们必须以更具前瞻性的战略眼光和更坚实的产业体系加以应对。

战略落地难点

尽管有着特殊重要的战略价值，但太空算力落地也面临从概念到工程系统的严峻挑战，除了航天与计算技术在极端环境下的可靠性突破以外，还涉及商业闭环构建、太空安全防御与空间治理等系统性难题，远非单一企业或部门所能主导。

发展太空算力，对国家战略顶层设计、综合实力与系统性工程能力提出了前所未有的高要求。这一要求，具体体现在三个逐级递进、紧密耦合的层面：

第一层：国家战略与愿景牵引

要求国家层面形成清晰、坚定且具有感召力的整体战略。它必须超越个别项目层面，确立“大航天时代”的宏伟愿景，并将太空算力明确定义为实现“空天地一体化”智能未来的核心国家基础设施，从而凝聚长期共识、引导全社会资源投入。

第二层：产业生态与系统构建

产业生态建设的核心，在于同步推进如下三大战略支柱的产业化：

• 太空工业基础：发展地外资源利用、在轨制造与组装能力，为天基设施建设提供物质基础。

• 天基生态建设：建设包括能源、制造、服务、信息通信、交管、安全防御等在内的可持续自主运行天基基础设施闭环网络。

• 天地协同系统：打造高效、低成本、可重复使用的地空双向物流与数据通道，包括大规模可复用天地往返运输系统与空天地一体化网络等。

同时，必须打通军民深度融合的路径机制，在卫星平台、运载火箭、频谱资源等关键节点实现能力共享与系统突破。

第三层：关键技术与工程突破

这要求在最底层的技术攻关上集中力量，解决战略实施瓶颈。重点包括：

• 高可靠、高性能的星载计算芯片；

• 大规模星座的智能协同与组网技术（高速激光星间链路、动态路由协议等）；

• 在轨自主运维与能源管理技术。

这一层的技术突破是前两层战略构想得以实现的物理基石。

当然，对于我国而言，当前还面临一个重要关口——大规模、低成本、高可靠的太空运输能力。这是我国当前商业航天或者说航天技术产业化进程中一个比较有代表性的问题：真正的挑战并不在于尖端原理的实验室论证，而在于面向规模化需求场景，将已验证技术转化为可批量生产、且具备稳定商业竞争力的工业制成品与系统服务能力。当基础技术和工业制造能力都不是问题的时候，关键就在机制能否高效畅通（参见文章《》），实现。

突破运力瓶颈，也是我国迈向“大航天时代”必须完成的“工业化筑基”。没有将每公斤载荷进入轨道的成本降低一个数量级，任何关于大规模空间资源开发、天基制造乃至巨型星座部署的商业蓝图都将是空中楼阁。它直接决定了我们能否以可持续的经济模式，将足够的物资与设备送入太空，从而为“太空工业”与“天基生态”两大战略支柱提供坚实的物流基础。

因此，可重复使用火箭、重型运载火箭的突破，不仅是技术问题，更是决定整个太空经济闭环能否有效启动的核心经济前提。

各国相关技术储备与实施路径

面对上述挑战，中美欧等主要参与方基于自身技术积淀、产业生态和战略诉求，呈现出差异显著的发展路径。

一、中国：国家战略牵引与工程推进

核心路径：在国家顶层战略（如“航天强国”）统筹下，采用“国家主导、大工程牵引、产学研协同”的模式。通过“天地一体化信息网络”等国家级重大工程，系统性拉动从运载火箭、卫星制造到地面应用的全链条突破。在太空算力布局上以区域性规划（比如北京、浙江等）为主。

技术上当前侧重全链条突破与工程实现：

• 瓶颈攻坚：集中力量攻关重型运载火箭与可重复使用航天器，以突破规模化进入太空的运力瓶颈。

• 系统构建：同步突破能源与散热、在轨组装等太空数据中心专用技术，积极推进高通量卫星通信、北斗导航增强等自主天基系统，并探索太空太阳能电站等远期方向。

• 应用牵引：发展“天数天算”、“天基主算”等应用模式。

• 前沿探索：在空间核电源、在轨3D打印等变革性技术领域部署前瞻性研究。

二、美国：体系驱动与商业先行

核心路径：依托全球最成熟的商业航天生态和底蕴深厚的军事航天体系，通过“军民双轨强力驱动、激励企业竞争性创新”的机制实现快速迭代。具体而言，由NASA、美国太空军等国家机构扮演“锚定需求、输出技术、购买服务”的角色——提出最前沿的任务需求（如月球门户、军用卫星星座），通过严谨的合同与安全保密机制，将基础技术甚至原型任务“下放”给商业公司，并以稳定的订单创造初始市场。此举成功激发了以SpaceX、蓝色起源为代表的企业，以前所未有的效率和成本意识，进行可回收火箭、巨型星座等高风险、高回报的技术创新。

这一模式的精髓在于，其军民融合体系已深度制度化，实现了“国家战略主导”与“市场竞争主导”间的无缝对接与正向循环：军民用需求汇聚成规模化市场，驱动技术创新；商业创新成果又迅速反哺并提升国家军事与经济竞争力。这并非简单的“军民结合”，而是一个以国家体系为后盾、以商业公司为创新尖兵的自我强化系统，在经济竞争力与军事优势上实现双向促进，持续巩固其在整个太空领域，包括太空算力竞赛中的系统领先地位。

相关技术储备：

1、基础运力与规模制造

• 低成本运输：凭借猎鹰九号、星舰等可重复使用火箭的绝对领先优势，实现极致压低的发射成本和前所未有的发射规模，为抢占稀缺轨道资源、部署巨型星座提供根本保障。

• 规模化制造：在卫星平台的批量标准化制造领域，拥有全球领先的技术与成本控制能力，是构建太空基础设施的工业基础。

2、在轨计算架构与硬件

• 尖端计算芯片：在计算芯片（英伟达GPU、谷歌TPU）领域保持全球领先，并积极将最先进的H100等AI芯片部署至太空进行环境验证。

• 分布式计算网络：SpaceX计划在其庞大的 “星链”星座基础上，通过升级V3卫星，将上万颗卫星转化为一个天然的分布式太空数据中心，核心优势在于其现成的全球通信网络与规模效应。

• 专用系统探索：谷歌的“捕日者计划” 旨在将自研TPU芯片与太空太阳能结合，探索从专用AI计算架构入手的独特技术路径。

• 远期能源方案：持续投入空间核推进与核电源研发，为未来深空探索和大型天基设施提供持久的能源支撑。

3、系统标准与软件生态

• 操作标准主导：在星间激光通信、在轨服务等下一代太空操作标准上占据主导地位，旨在构建体系壁垒。

• 垂直软件生态：在AI大模型、云计算平台、分布式系统软件方面底蕴深厚，易于构建从底层芯片、云端平台到上层模型的垂直整合生态，形成强大粘性。

4、国家基础科研支撑

通过“创世纪计划” 等国家项目，整合顶尖国家实验室的超算与数据资源，攻坚前沿基础科学，为太空AI等长远发展提供底层理论与算法支撑。

三、其他地区：前瞻布局，寻求合作或特色化发展

• 欧盟：将太空数据中心纳入绿色转型战略，强调“低碳算力集群”的概念，其技术储备可能更侧重于空间太阳能利用、高效辐射散热等环保相关技术。

技术上聚焦本土优势与基础研究：

• 高端载荷：在精密制造、空间科学仪器等领域保有传统优势。

• 基础技术：欧空局通过“探索2040”战略，系统培育在轨服务、轨道机器人等关键技术，并率先完成全球首次太空金属3D打印试验；同时与欧盟共建量子通信网络，计划2026年发射首颗量子密钥分发卫星Eagle-1，布局量子卫星等颠覆性领域。

• 绿色可持续：强调太空活动的可持续性，推动相关国际标准制定，倡导负责任的太空开发与利用。

• 中东（如阿联酋）：通过Madari Space等公司提出低轨算力网络计划，意图满足区域性的在轨数据处理需求，其发展依赖于国际技术合作与资本投入。

总结

发展太空算力，其战略价值在于同时激活了三大产业变革：

为航天技术开辟了规模化、高附加值的全新市场；

为人工智能延展了近乎无限的太空应用场景；

正在孕育一个以在轨智能体——智能化卫星为核心的超级赛道。

这场竞赛的本质，是中美两国不同创新体系与战略资源组织模式在下一个战略制高点的直接投射。其未来走向将取决于：谁能更系统性地攻克技术瓶颈、更高效地构建从技术到市场的产业闭环，从而在可持续的太空经济与战略布局中确立主导权。

可以预见，未来五到十年将是技术路线竞争与早期市场定义的关键窗口期，我们将见证不同技术验证星的密集发射、多种架构的比拼，以及探索性商业应用的初步落地。

长期来看，太空算力并非要取代地面计算，而是将与云计算、边缘计算融合，共同构成一个全域覆盖、实时响应、智能协同的“空天地一体化”立体计算网络，成为应对全球性挑战与探索科学前沿的下一代基础设施。

因此，这场竞赛的决胜点，不仅在于关键技术的单点突破，更在于谁能够率先构建起一个稳定可靠、成本可控且生态繁荣的太空算力基础设施与应用体系。这正是在数字文明向太空拓展的时代，掌握发展主动权的核心所在。