困于“1G時代”的商業航天，能靠算力“上天”迎來突破嗎？

C114訊 11月18日消息（苡臻）2025年11月2日，英偉達H100全尺寸GPU搭載Starcloud-1衛星成功入軌的消息，徹底點燃了全球天基算力領域的熱度。這顆擁有80GB顯存的旗艦芯片，打破了此前Orin等邊緣計算GPU主導太空算力的格局，其全尺寸設計帶來的性能躍升，被業內視為邁向“太空數據中心”的里程碑式突破。馬斯克接連在社交平臺發文熱議“太空算力”，更讓這一概念迅速破圈，成為商業航天與科技圈關注的焦點。

這場算力“上天”的全球競速，實則早已暗流涌動。今年5月，前谷歌CEO Eric Schmidt接任Relativity Space CEO布局太空算力；10月，亞馬遜創始人宣布未來10-20年將打造太空吉瓦級數據中心。而我國在這場競賽中早已搶先落子：之江實驗室已成功發射全球首個太空計算衛星星座“三體計算星座”；北京郵電大學王尚廣教授團隊主導的天算星座也穩步推進。全球科技巨頭與科研力量紛紛入局，天基算力的發展正悄然進入加速期。

為何非要“天算”？剛需驅動下的必然選擇

天基算力是什么？通俗來說，是將具備數據處理能力的計算設施部署于太空軌道，通過星載計算載荷實現海量數據的在軌處理、存儲與傳輸，讓衛星從單純的“數據采集器”進化為具備決策能力的“智能體”。其發展歷程正經歷從“天數地算”到“天數天算”，再到未來“天地一體協同計算”的演進。

過去，衛星采集的數據需全程傳回地面處理，如今“算力上天”實現了“以算代傳”，而未來更將構建天地聯動的分布式算力網絡，重新定義人類獲取和運用太空信息的方式。

而算力為什么要“上天”？“人算不如天算”的背后，是地面算力體系難以突破的天然局限，更是太空應用從功能化走向智能化的必然要求。“算力上天”絕非技術炫技，而是解決實際痛點、打開商業藍海的關鍵鑰匙。

時效性困境的破解是算力上天最迫切的剛需。例如，在遙感領域，傳統模式下，衛星采集的海量數據需完整傳回地面，經分析處理后再反饋給用戶，傳輸效率低下。據統計，太陽監測等科學衛星每天產生500GB的數據，但僅約20GB能回傳地面，導致有效利用率不足10%。而算力駐留太空后，可直接在軌完成數據處理并輸出結果，能有效緩解帶寬壓力、提升信息傳輸效率，縮短森林火災、洪澇等緊急事件的響應速度，為救援決策爭取關鍵時間。

同時，通信能力的躍升同樣依賴算力支撐。單顆通信衛星的覆蓋范圍可達地面基站的上千倍，如同鳥巢演唱會需要應急通信車保障網絡容量一樣，太空通信要應對海量用戶并發接入，必須依靠算力完成精準的資源調度與網絡優化。微信通信若要突破用戶規模限制，算力正是不可或缺的技術支撐。

更為關鍵的是商業航天的閉環難題。當前太空服務多集中于國防、應急等專業領域，難以形成大眾剛需市場。正如中國信科集團副總經理、總工程師、無線移動通信全國重點實驗室主任、IEEE Fellow陳山枝形象比喻“今天的衛星通信還沒有走出1G時代大哥大的商業困境：終端貴、資費高、用戶數量小，沒有達到規模經濟的門檻。”

而算力的規模化部署，有望像iPhone引爆智能機時代那樣，催生太空專屬的爆款應用。當太空獨特信息通過算力融合產生新價值，就能形成全新商業服務形態，讓商業航天從“小眾賽道”走向“大眾市場”。此外，在臺風、泥石流等自然災害中，地面基礎設施易遭損毀，而天基算力憑借抗毀傷、超視距的獨特優勢，可成為保障通信與監測服務連續的“生命線”。

“算力上天”面臨什么？多重挑戰亟待解決

盡管天基算力前景廣闊，但把高性能計算設備送入太空，遠非簡單的“硬件搬運”。正如業界調侃“太空需要人工智能，但人工智能似乎不太喜歡太空”，極端的太空環境與算力設備的運行需求之間，橫亙著多道難以逾越的鴻溝。

在此前的采訪中，中科天算創始人CEO劉垚圻就指出，太空與算力的雙向融合，面臨著空間輻射環境下的系統容錯問題、大算力芯片散熱問題、軟件與算法泛化推廣等多重挑戰。

太空輻射是芯片的“隱形殺手”。宇宙射線中的電子、離子等粒子撞擊半導體材料，會引發單粒子翻轉、栓鎖等問題，輕則導致數據錯亂，重則造成器件燒毀。過去航天領域多采用特制的宇航級器件，但其研發驗證周期長達近十年，與“摩爾定律”下地面芯片每18個月算力翻倍的節奏嚴重脫節，導致天上的算力水平比地面落后3-4代，算力差距達1000-10000倍。

劉垚圻指出，如今行業轉而嘗試商用現貨（COTS），這條路風險極高——COTS芯片未經輻射防護，壽命短、故障率高，但在算力誘惑下，全球航天界已紛紛試水：NASA與HPE合作在空間站部署英偉達T4GPU，中國“極光1000”系列衛星搭載寒武紀NPU。然而，為了保障COTS器件在天上穩定運行，還需要在多個層面構建容錯體系。

極限散熱考驗著工程設計的極限。算力與功耗始終相伴相生，英偉達A100芯片的熱流密度高達36.3W/cm2，而傳統航天器固體熱傳導的極限僅約20W/cm2。太空的真空環境讓風扇、液冷等常規散熱方式完全失效，且衛星向陽面溫度超100℃，背陰面低至-200℃，劇烈溫差進一步加劇了芯片散熱壓力。目前混合主動-被動冷卻架構成為重要途徑，對GPU等功耗大戶采用流體回路強制散熱，低功耗單元則通過熱管傳導散熱，即便流體系統失效，被動部分仍能維持基礎功能，但該方案的重量控制和微振動和可靠性問題仍需持續優化。

此外，軟件與算法的適配性問題同樣不容忽視。天基算力要實現“感知-理解-決策”的閉環，不能僅依賴硬件升級。地面成熟的AI模型難以直接適配太空的低功耗、高干擾環境，需要開發輕量化、抗干擾的專用算法。同時，星間協同計算要求算法具備動態資源調度能力，應對衛星高速移動帶來的拓撲結構變化。

全球競逐下，中國天基算力的布局與突破

在這場太空算力的全球競賽中，中國不僅緊跟國際步伐，更在部分領域實現了先發布局，形成了科研機構、高校與企業協同攻關的產業生態。

2025年5月14日，之江實驗室聯合國星宇航發射全球首個太空計算衛星星座，該星座既是之江實驗室“三體計算星座”的首發部分，也是國星宇航“星算”計劃的核心成果。這個包含12顆計算衛星的星座，單星最高算力達744TOPS，整體具備5POPS的太空計算能力，同時搭載80億參數的天基模型，真正實現了“算力上天、在軌組網、模型上天”。

該星座通過星載智能計算機、星間激光通信系統和天基分布式操作系統實現整軌互聯，可將衛星算力從T級提升至P級，并在軌處理L0-L4級衛星數據。其協同計算能力可對全球遙感數據進行分鐘級至秒級處理，應用于應急救災、

北京郵電大學教授王尚廣懷揣著“讓衛星成為帶翅膀的計算機”的前瞻性夢想，帶領團隊聯合國內優勢單位，共同建設全球首個空天計算在軌試驗平臺——天算星座，在空天計算領域不斷探索突破。2021年10月31日，北京郵電大學深圳研究院與天儀研究院簽署合作協議，正式啟動“天算星座”建設，計劃開展智能化數字基礎設施探索。2023年1月15日，首顆主星"北郵一號"發射升空，搭載星載5G核心網系統等載荷。2025年5月，第二批衛星"北郵二號""北郵三號"成功入軌，搭載太空服務器等新型載荷。

并且基于“三開”（代碼公開、數據開放、系統開源）理念和“三新”（新規律的發現者、新技術的提出者和新設備的研制者）定位，天算星座已取得一系列前沿性探索成果，能實現星地AI協同推理，將在軌目標識別精度提升50%以上，衛星回傳數據量減少90%以上。

企業的持續攻堅讓天基算力逐步走向產業化。國星宇航自主研發的“零碳太空計算中心”在2025世界互聯網大會上獲評年度十大精品首發成果，其運行完全依靠太陽能供電，并利用太空極冷環境實現輻射散熱，實現了零碳排運行；中科天算致力于打造“天基計算基礎設施，太空算力服務支點”，突破“超算上天”“AIforSpace”核心技術，建立智能計算軟硬件系統與應用服務生態。科研機構、高校與企業正推動天基算力從技術驗證走向常態化商業運營。

天基算力的競賽，本質上是未來科技話語權的爭奪。當天地一體的算力網絡從構想逐步落地，人類正一步步將太空從信息采集地轉變為智能處理中心。這場競賽沒有終點，輻射防護的進一步突破、散熱技術的革新、太空軟件生態的成熟，都還需要行業長期深耕。

但可以肯定的是，隨著算力與太空的深度融合，一個“天地一體協同計算”時代正在加速到來，而那些提前布局、攻克核心技術的參與者，終將在這片新藍海中占據核心位置。