太空算力全球发展现状与规模展望
思瀚产业研究院    2025-12-30

全球科技巨头纷纷将目光投向太空近地轨道，各国围绕算力的竞争已趋于白热化，太空领域正成为大国算力博弈中的新焦点。

中国在太空算力领域以国家实验室和航天央企为核心，强调自主可控与体系化建设。形成了自主可控的完整链条，具备支撑 AI 推理、遥感计算、低空经济等多领域需求的能力，真正进入常态化商业运营阶段。

“三体计算星座”：由之江实验室牵头，国星宇航研制，普天科技建设运营地面站，2025 年 5 月发射，首批发射的 12 颗卫星展现出了世界级的技术水平。单星最高算力达744TOPS，整体具备 5POPS 在轨计算能力和 30TB 存储容量。这些卫星搭载了之江实验室研制的星载智能计算机，将卫星算力从 T 级提升至 P 级，性能提升 10 至 100 倍，并搭载了 80 亿参数的天基模型，能够对 L0 至 L4 级别的卫星数据进行高效处理。标志着我国首个具备整轨互联能力的太空计算星座系统和具备在轨计算能力的智能卫星送入轨道，正式建成初步形态，已实现从“天感地算”向“天感天算”的关键跨越。

千兆瓦级太空数据中心：北京市科委等位推动，北京星空院主导，轨道晨光实施。2025 年 11 月，北京计划在 700-800 公里晨昏轨道建设并运营 GW 集中式大型数据中心系统。该系统由空间算力、中继传输和地面管控三大分系统组成。其中，空间算力部分计划部署多座太空数据中心，单座功率约 1GW，不仅可容纳百万卡级别的服务器集群，更将承担起天基数据中继传输与高通量计算服务的重任。计划分三阶段实施，2025 年至2027 年，突破太空数据中心能源与散热等关键技术，迭代研制试验星，建设一期算力星座，实现“天数天算”应用目标；2028 年至 2030 年，突破太空数据中心在轨组装建造等关键技术，降低建设与运营成本，建设二期算力星座，实现“地数天算”应用目标；2031 年至 2035 年，卫星大规模批量生产并组网发射，在轨对接建成大规模太空数据中心，支持未来“天基主算”。

“星算计划”：2024 年年底启动，由之江实验室联合国星宇航、千方科技、佳都科技、开普云、星凡星启等 54 家（首批）全球生态伙伴共同发起的太空计算基础设施，通过 2800 颗算力卫星组网与地面超过 100个算力中心互联互通，构建全球首座未来天地一体化算力网络。 “星算计划”未来五年预计总投资超 750 亿元，围绕“天基系统+地基系统+场景应用”战略，建设高质量算力总规模超 80000P。

美国的科技巨头与初创公司依托自身技术优势，加速太空算力布局，开展多元化商业模式探索。

Starcloud：2025 年 11 月通过 SpaceX 猎鹰 9 号火箭，成功将搭载英伟达 H100GPU的 Starcloud-1 卫星送入距地球约 350 公里的超低轨道（LEO），这是人类历史上首台在轨运行的地面级 AI 数据中心，标志着太空 AI 算力从概念走向现实。Starcloud-1 卫星仅重 60 公斤，集成了英伟达 H100GPU，其算力是此前所有太空计算机的上百倍，达到2000TFLOPS，相当于国际空间站的 100 倍。该卫星还搭载了谷歌 Gemini 大模型，计划在轨道上运行，证明即使是大语言模型也可以在外太空运行。Starcloud 公司的长期目标是构建千兆瓦级轨道数据中心，包括一个 4 公里的太阳能电池阵列托架，搭载数千个AI 芯片模块，支持模块化扩展。

SpaceX：依托星链万颗级星座和星舰运力，计划将 V3 卫星升级为“数据中心节点”，构建“通信+计算”一体化网络。SpaceX 目前的星链 V2 迷你卫星，最大下行容量约为100Gbps，新一代的星链 V3 卫星每颗质量约 1.5 吨，通信容量高达 1Tbps，是早期 15Gbps卫星的近 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1 倍；英伟达推出太空专用 AI 芯片，功耗较 H100 降低 50%，单星算力提升至 500TOPS，大幅提升太空算力性价比。

谷歌：2025 年 11 月启动“太阳捕手计划”，与卫星图像公司 PlanetLabs 合作，计划在 2027 年初发射两颗卫星，以探索建设大规模太空数据中心集群的可能性，并将 2030年代视为具备经济性的时间窗口。项目计划把 TPU 芯片送上太空，构建一个类似"星链"的太空计算集群，其核心思路是利用太阳能电池板近乎持续发电，工作效率是地球上同类电池板的八倍。

亚马逊：Kuiper 卫星星座计划通过部署 3236 颗低轨卫星（LEO），为全球偏远及网络覆盖不足地区提供高速、低延迟的宽带服务。卫星分布于 590 公里、610 公里和 630公里三种轨道高度，覆盖赤道南北 56 度区域，通过多轨道设计优化覆盖效率。系统集成 Ka 波段相控阵天线、动态波束调整技术及星间链路，支持用户无感切换，地面段则依托亚马逊云服务（AWS）强化网络安全性。2025 年 4 月完成首次发射。

Red Hat：2025 年 8 月与商业航空公司 Axiom Space 合作，开展国际空间站数据中心项目。Axiom 正在开发 ISS 轨道数据中心单元 AxDCU-1，计划于 2025 年春季送入国际空间站，运行 Red Hat 的边缘云平台，用于在轨测试云计算、AI/ML、数据融合与空间网络安全，为“轨道数据中心”形态做工程级验证。

此外，欧盟的在轨数据中心可行性研究项目 ASCEND 将在 2031 年部署太空数据中心架构概念验证，2036 年部署首个太空数据中心，目标是到 2050 年部署 1GW 的计算能力。

太空算力的建设遵循着清晰的三阶段发展路径，这一路径由中国率先提出并正在积极实施，为全球太空算力发展提供了重要参考。从技术成熟度角度看，当前正处于从第一阶段向第二阶段过渡的关键时期。抗辐射芯片、星间激光通信、能源系统等核心技术已经基本成熟，部分已达到工程验证阶段；而在轨组装、巨型结构制造、大规模系统集成等技术仍在攻关中。

技术突破期（2025-2027 年）：重点是突破能源与散热等关键技术，迭代研制试验星，建设一期算力星座。根据中国太空数据中心建设规划，一期算力星座的目标是总功率达200KW、算力规模达 1000POPS，实现"天数天算"应用目标。技术验证是核心任务，包括抗辐射芯片的可靠性测试、星间激光通信的稳定性验证、能源系统的效率优化等。

技术成熟期（2028-2030 年）：致力于突破在轨组装建造等关键技术，进一步降低建设与运营成本，建设二期算力星座。主要目标是实现"地数天算"应用，即地面数据可以通过太空算力进行处理，形成天地协同的计算模式。规模化生产和成本控制成为重点。

规模化部署期（2031-2035 年）：目标是实现卫星的大规模批量生产并组网发射，在轨对接建成大规模太空数据中心。最终目标是建成支持"天基主算"的千兆瓦级系统，实现太空算力的全面商业化运营。太空算力将成为全球算力网络的重要组成部分，与地面算力形成互补关系。