太空算力中心 先用在太空

太空算力中心正成為投資圈的一個(gè)“新潮”詞匯。當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月21日，SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克宣布將投建芯片項(xiàng)目TeaFab，未來將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能1萬億瓦AI（人工智能）算力，計(jì)劃2027年投產(chǎn)，其中80%的芯片將用于太空算力中心。

馬斯克也展示了一顆概念性太空AI計(jì)算衛(wèi)星，功率約100千瓦，配備太陽(yáng)能電池板和散熱器，主要為星載人工智能處理器提供能源支持。

聯(lián)想創(chuàng)投投資人李文歡向經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)表示，太空算力中心可以解決地面算力中心在能源、土地等方面的約束，但現(xiàn)階段衛(wèi)星發(fā)射與建設(shè)成本較高，尚未有實(shí)際落地項(xiàng)目。李文歡從2024年就開始關(guān)注太空算力賽道。

中科天算戰(zhàn)略發(fā)展部部長(zhǎng)李泓辛向經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)表示，太空算力中心需要具備能源、算力和通信三大模塊。

中科天算成立于2024年6月，是國(guó)內(nèi)以建設(shè)萬卡級(jí)太空超算中心為目標(biāo)的創(chuàng)業(yè)公司。中科天算創(chuàng)始人劉垚圻博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，此后留任中科院計(jì)算所，是天基計(jì)算方向帶頭人，同時(shí)擔(dān)任中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)容錯(cuò)計(jì)算專委會(huì)副秘書長(zhǎng)。

以中科天算太空算力中心的設(shè)想為例，能源艙主要由高效太陽(yáng)翼、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電源管理單元組成，負(fù)責(zé)提供持續(xù)穩(wěn)定的電力并進(jìn)行功率調(diào)度；算力艙集成CPU（中央處理器）、GPU（圖形處理器）或AI加速器、存儲(chǔ)及高速互聯(lián)組件，承擔(dān)在軌數(shù)據(jù)處理與分布式計(jì)算任務(wù)；通信艙包括星地鏈路設(shè)備、星間激光通信終端及星載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于構(gòu)建星座內(nèi)部及天地間的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

“主要是工程和成本上的挑戰(zhàn)，科學(xué)原理上已經(jīng)證明可行。”李文歡說。

先用在太空上

“太空算力中心是商業(yè)航天發(fā)展的產(chǎn)物。”李文歡表示。

2019—2026年，全球低軌衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量快速增長(zhǎng)，累計(jì)發(fā)射約12000顆，僅2025年就發(fā)射了約4000顆。全球在軌遙感衛(wèi)星大概有2000顆，絕大部分精度可達(dá)0.1米。

據(jù)李文歡介紹，海外商業(yè)航天領(lǐng)域以通信衛(wèi)星為主，相關(guān)商業(yè)模式已經(jīng)跑通。國(guó)內(nèi)地面通信系統(tǒng)發(fā)達(dá)，通信衛(wèi)星商業(yè)化難度高于海外，發(fā)射算力衛(wèi)星是另一種可行的商業(yè)化選擇。

李文歡預(yù)測(cè)，短期來看，太空算力將主要應(yīng)用于“天數(shù)天算”場(chǎng)景。

此前，太空之中早已部署具備算力功能的衛(wèi)星，但主要用于處理太空自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，即“天數(shù)天算”。這一技術(shù)已經(jīng)在遙感領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化落地，指衛(wèi)星在軌對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理或壓縮，再通過星地鏈路回傳地面完成后續(xù)計(jì)算，或依托多星協(xié)同的分布式體系實(shí)現(xiàn)在軌閉環(huán)處理。

相對(duì)于地面每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，太空產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量并不算大，但傳回地面很麻煩。低軌衛(wèi)星需花一個(gè)半小時(shí)繞地球一圈，飛行過境時(shí)間在數(shù)十分鐘以內(nèi)，數(shù)據(jù)下載窗口期僅有數(shù)分鐘，業(yè)內(nèi)公認(rèn)數(shù)據(jù)丟失率在90%及以上。同時(shí)數(shù)據(jù)下載會(huì)產(chǎn)生延遲，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

梅花創(chuàng)投投資副總裁任潔向經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)表示，“天數(shù)天算”可以讓衛(wèi)星在軌道上直接處理采集的數(shù)據(jù)，僅回傳處理結(jié)果，具備低時(shí)延、省帶寬、全球覆蓋和綠色節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。

李泓辛表示，對(duì)“天數(shù)天算”有需求的主要是應(yīng)急響應(yīng)、國(guó)防安全、遠(yuǎn)洋及無人區(qū)作業(yè)等領(lǐng)域客戶。這些客戶的共同特點(diǎn)是地面體系難以覆蓋、服務(wù)效率較低，或不依賴地面基礎(chǔ)設(shè)施。

以森林防火為例，遙感衛(wèi)星可以通過紅外設(shè)備監(jiān)測(cè)無人區(qū)是否出現(xiàn)溫度升高的情況，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警。

任潔說：“太空算力中心最先應(yīng)用于對(duì)地觀測(cè)與遙感領(lǐng)域，包括應(yīng)急安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)遙感、國(guó)土測(cè)繪等場(chǎng)景，目前正推廣至低空經(jīng)濟(jì)和智能交通領(lǐng)域，并將逐步應(yīng)用于氣象與海洋、深空探測(cè)與科學(xué)研究，未來有望實(shí)現(xiàn)地面計(jì)算向太空遷移。市場(chǎng)空間可達(dá)萬億元級(jí)別。”

技術(shù)和成本都有待突破

任潔認(rèn)為，當(dāng)前太空中的算力衛(wèi)星尚處于實(shí)驗(yàn)星階段，沒有形成規(guī)模化算力，還需要進(jìn)一步降低綜合成本、提升關(guān)鍵技術(shù)水平。

在太空算力中心賽道，梅花創(chuàng)投當(dāng)前主要關(guān)注星座建設(shè)、太空級(jí)計(jì)算機(jī)和天基計(jì)算芯片等方向。以天基計(jì)算芯片為例，普通消費(fèi)級(jí)芯片難以抵御太空輻射，需要進(jìn)行航天級(jí)加固，進(jìn)而推高成本。

據(jù)李泓辛介紹，要實(shí)現(xiàn)萬卡級(jí)太空超算中心的目標(biāo)，能源、算力、通信三大核心問題仍有待解決。

從數(shù)據(jù)通信來看，太空與地面之間的通道以微波鏈路和光通信為主，星間通信以激光鏈路為主。低軌衛(wèi)星運(yùn)行軌道高度多在數(shù)百公里，與地面距離和地面跨城市距離相差不大，星間通信時(shí)延能控制在毫秒級(jí)，與地面跨區(qū)域通信時(shí)延相當(dāng)。

太空算力中心面臨的通信挑戰(zhàn)，主要是衛(wèi)星動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓㈡溌贩€(wěn)定性不足及高精度指向難度大等工程問題。目前行業(yè)正通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)議優(yōu)化、策略調(diào)整等方式，提升通信可靠性與系統(tǒng)整體效率。

此外，太空算力中心設(shè)施的維護(hù)也是難點(diǎn)。在軌衛(wèi)星通常不可維修，而數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)則一直在變。

李泓辛表示，硬件層面主要依靠模塊化、可擴(kuò)展、可替換的架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過在軌更換故障模塊提升系統(tǒng)可靠性與使用壽命；軟件升級(jí)則相對(duì)成熟，可通過遠(yuǎn)程方式完成操作系統(tǒng)更新、算法迭代與模型部署，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)持續(xù)演進(jìn)。

李文歡表示，發(fā)射成本的降低能有效解決在軌衛(wèi)星無法維修的問題。以太空光伏為例，晶硅電池抗太空輻射較弱且重量大，早期衛(wèi)星基本使用壽命更長(zhǎng)的砷化鎵電池，但如果發(fā)射成本夠低，可以實(shí)現(xiàn)“壞了再發(fā)”。

國(guó)海證券在其發(fā)布的研報(bào)中表示，預(yù)計(jì)到2030年，伴隨發(fā)射成本的下行，太空算力的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)有望出現(xiàn)。

據(jù)其預(yù)測(cè)，2026年衛(wèi)星發(fā)射成本約1600美元/千克，衛(wèi)星算力成本約22000美元/千瓦，太空部署成本約1140億美元，而地面部署成本約160億美元。其中發(fā)射成本優(yōu)化空間最大，當(dāng)發(fā)射成本在200美元/千克以下時(shí)，太空算力中心成本將與地面基本持平。

李泓辛向記者表示，太空算力中心屬于高投入新型基礎(chǔ)設(shè)施，單星成本通常在數(shù)億元量級(jí)，一個(gè)初具規(guī)模的算力星座整體投入可達(dá)百億元甚至更高。

李文歡說，因?yàn)樘账懔χ行膶?duì)技術(shù)有嚴(yán)苛的要求，且具備太空相關(guān)資源與行業(yè)認(rèn)知的人較少，目前國(guó)內(nèi)參與太空算力中心實(shí)踐的企業(yè)相對(duì)有限。但他認(rèn)為，太空算力中心是長(zhǎng)期賽道，“可能會(huì)經(jīng)歷幾輪產(chǎn)業(yè)周期”，長(zhǎng)期發(fā)展具備確定性。

（作者 潘俊田）

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潘俊田

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