1. 太空算力范式跃迁：从“天感地算”到“天数天算”
太空算力本质是部署于近地轨道的分布式太空数据中心，指具备强大计算与数据处理能力的卫星，可在轨完成数据采集、分析、存储与智能提取，构建天基算力网络。其核心逻辑在于利用太空独特环境，突破地面AI数据中心（AIDC）在带宽、时延、能源与散热等方面的瓶颈。
传统“天感地算”模式依赖卫星采集原始数据后全部回传至地面站处理，受限于传输带宽与地面站资源，导致大量高时效性数据被丢弃。而“天数天算”将高性能计算单元、AI处理器与星间链路集成于卫星平台，使数据在轨即转化为信息、知识乃至决策，实现从“事后分析”向“实时响应”的跨越。
太空算力体系分为三层： 太空边缘计算——聚焦数据源头处理，就近运算，降低带宽占用、提升处理效率与任务自主性； 太空云计算——依托高速星间链路与分布式框架，在轨构建云原生基础设施，提供弹性可扩展算力服务； 太空分布式计算——通过异构节点组网，协同执行数据处理、存储与分析，形成跨平台高效协同网络。
2. 算力卫星组网加速，规模部署进入关键期
轨道数据中心具备无限线性扩展能力，不受地面物理空间与规划限制。按当前AI模型发展节奏，训练Llama 5或GPT-6级大模型需约5GW集群功耗，已超美国最大单体电厂容量。太空环境下，计算模块可采用3D架构集成，耦合更紧密、延迟更低；真空光速比光纤快35%，为未来高速互联预留技术空间 [2] 。
2025年11月2日，美国Starcloud公司借助SpaceX猎鹰9号，成功发射搭载英伟达H100芯片与谷歌Gemma大模型的Starcloud-1卫星，首次实现数据中心级GPU在轨运行，并实时处理合成孔径雷达数据。该公司计划2030年建成40兆瓦轨道数据中心集群，推动“地球作为银河系互联网边缘节点”构想落地 [2] 。
中国：全球首个太空计算星座组网启动
2025年5月，之江实验室联合国星宇航完成“三体计算星座”首批12颗卫星发射，单星最高算力744TOPS，星座总在轨算力达5POPS，存储容量30TB，标志着全球首个“整轨互联太空计算星座”正式组网。该星座规划2030年扩展至1000颗卫星，实现全球覆盖 [2] 。
2025年11月，“辰光一号”算力试验星完成研制，正开展总装试验；同期召开的“智绘星空 胜算在天——太空数据中心建设工作推进会”明确将在700–800公里晨昏轨道建设功率超GW级集中式大型太空数据中心，由空间算力、中继传输与地面管控三大分系统构成，单座数据中心拟部署百万卡级服务器集群 [2] 。
2025年11月，无锡市星算科技有限公司就“梁溪星座”项目发布招标公告，预算4.5亿元，计划建设由12颗全3D打印智算卫星组成的星座，搭载“梁溪造”超级算力载荷，组网后总算力不低于20P [2] 。
美国：科技巨头加速布局算力星座
除Starcloud外，谷歌于2025年11月5日提出“捕日者（Suncatcher）”计划，拟于2027年初发射两颗搭载Trillium代TPU的原型卫星，探索大规模太空AI算力集群可行性；SpaceX新一代星链V3卫星单颗质量约1.5吨，通信容量达1Tbps，为早期版本的近70倍；SpaceX与谷歌联合宣布星间激光通信速率突破3.2Tbps，较此前提升一倍 [2] 。
2.1 政策护航，加速腾飞
我国于2015年发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015–2025）》，2020年4月将卫星互联网纳入“新基建”国家战略；2025年3月政府工作报告明确推动商业航天安全健康发展；同年11月，国家航天局设立航天司，统一监管审批与产业服务，审批效率显著提升 [2] 。
《推进商业航天高质量安全发展行动计划（2025–2027年）》提出，到2027年基本实现商业航天高质量发展目标，通过准入松绑、千亿级基金支持、设施共享等举措，全面托举算力卫星技术攻关与场景拓展 [2] 。
2.2 降耗增效，破解地面困局
北美数据中心电力需求持续激增：当前美国数据中心用电约51GW，占峰值用电5%；预计2028年新增需求44GW，但未来三年仅能接入约25GW，缺口达19GW。IEA预测2025–2026年美国电力消耗将分别达4199亿、4267亿千瓦时，AI数据中心为主要驱动力 [2] 。
太空太阳能阵列容量因数超95%，远高于地面太阳能电站的10%–24%，且不受昼夜、天气与大气衰减影响，同等规模发电量可达地面5倍以上 [2] 。据Starcloud白皮书测算，轨道数据中心等效能源成本约0.002美元/千瓦时，仅为美国、英国、日本当前批发电价的1/22、1/30、1/85；叠加无需高能耗制冷系统，其PUE可媲美顶尖地面超大规模数据中心 [2] 。
2.3 应用场景拓宽，商业化加速落地
太空算力以“在轨实时处理、广域无缝覆盖、低时延高能效”为核心优势，正在重构遥感、通信、安全、科研及AI训练等多领域服务范式 [2] 。
军用侧
在轨实时情报处理形成显著“代差”能力：遥感数据下传效率从“一天仅传5%”跃升至“直接输出结果”，情报获取周期由“天/小时级”压缩至“分钟/秒级”。典型应用包括： - 战略级ISR（情报、监视与侦察）：光学、雷达、红外多源数据在轨融合识别航母战斗群、导弹发射车等高价值目标； - 空间态势感知：实时处理全球航天器轨道数据，自主评估碰撞风险并指挥避障； - 巨型军事星座智能管控：支撑“星链”级通信/侦察星座的星间拓扑规划与动态路由； - 战场通信与边缘计算：为前线部队提供低延迟加密通信与无人机视频流实时分析等服务 [2] 。
美国“星盾”（Starshield）系统依托星链V2.0技术，专为国防与情报部门服务，已成其太空军事力量关键组成；“金穹”导弹防御系统亦深度集成卫星层，计划2028年全面运转，实现对地基及太空发射导弹的拦截能力 [2] 。
民用侧
- 地球科学与环境监测：台风路径、森林火点、洪涝范围、农作物长势、极地冰盖等遥感数据在轨预处理与专题提取； - 全球通信与互联网服务：作为低轨星座智能交换节点，提升星间交换效率，支撑航空航海、偏远地区低延迟云游戏与实时金融交易； - 超大规模AI模型训练：依托近乎免费太阳能与无限散热能力，运行千卡至百万卡级大模型训练，缓解GPT-5等模型带来的地面电力与热管理压力； - 前沿科研与深空探索：为火星探测器数据在轨处理、空间站蛋白质折叠与新材料模拟提供高性能算力支持 [2] 。
2.4 可复用火箭与新材料突破运力瓶颈
可重复使用运载火箭大幅降低入轨成本，新型轻量化、高导热材料加速星载算力密度提升，共同支撑算力卫星从试验验证迈向规模化部署 [2] 。