報告摘要太空算力的最終目標(biāo)是建立太空數(shù)據(jù)中心，主要有四大應(yīng)用方向。太空算力是指將搭載星載智能計算機、星間激光通信機、星載路由器等算力設(shè)施的衛(wèi)星發(fā)射到太空，通過大量衛(wèi)星組網(wǎng)的星間激光鏈路和算力分布式調(diào)度，構(gòu)建天基智能計算基礎(chǔ)設(shè)施，最終形成天基數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)特定場景由“天數(shù)地算”向“天數(shù)天算”轉(zhuǎn)變。與常規(guī)的地面計算相比，太空計算減少了地面依賴、降低了信息時延，提升了全球信息獲取與處理能力。訓(xùn)練大規(guī)模AI模型需要數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有計算節(jié)點之間具備極低的延遲，星間激光通信鏈路必不可少。太空算力主要有遙感圖像處理、通信優(yōu)化、太空探索、星上大模型四大應(yīng)用場景。需求供給同時推動，算力上天勢在必行。需求端：目前遙感圖像地面分辨率已從10米提升至0.3米，相同幅寬下的數(shù)據(jù)量增長了約1000倍。而傳統(tǒng)天數(shù)地算的模式受限于星上處理能力不足，產(chǎn)生數(shù)據(jù)、傳輸、管理三大瓶頸。目前遙感衛(wèi)星測繪到的數(shù)據(jù)僅有不到1/10的有效衛(wèi)星數(shù)據(jù)能傳回地面，且傳輸效率過低，亟需星上算力。同時，低軌衛(wèi)星大規(guī)模組網(wǎng)趨勢下，地面遙測控能力達到瓶頸，需要衛(wèi)星及星座能夠自主運營，對算力也產(chǎn)生相應(yīng)需求。供給端：美國目前已規(guī)劃的大型數(shù)據(jù)中心項目總?cè)萘砍^45GW，2030年將超過200GW，占美國總電力產(chǎn)量的40。過去10年美國總發(fā)電量僅增長5，且電力目前閑置容量極少，難以滿足未來AIDC對于電力的需求。太空建設(shè)數(shù)據(jù)中心擁有低運營成本、高發(fā)電功率、高部署速度等優(yōu)勢，將成為未來解決AIDC能源瓶頸的主要方法之一。成本、部署速度、可擴展性為太空數(shù)據(jù)中心主要優(yōu)勢。高軌太空數(shù)據(jù)中心可7*24使用高強度太陽能，且不受大氣影響，發(fā)電效率可達95，為地面5倍。同時深空溫度約為-270℃，只需部署導(dǎo)熱材料即可完成散熱，無需部署大量液冷結(jié)構(gòu)，成本優(yōu)勢顯著。不考慮能源費用的情況下，太空數(shù)據(jù)中心部署&運營成本僅為地面數(shù)據(jù)中心的1/4。同時，太空數(shù)據(jù)中心可采用模塊化方式進行組裝，且光在真空中傳播速度比普通玻璃光纖快35

，部署速度、延遲、架構(gòu)靈活性遠超同類地面數(shù)據(jù)中心。2報告摘要3谷歌，SpaceX，Starcloud紛紛開始布局，產(chǎn)業(yè)進入初步加速階段。11月2日，Starcloud發(fā)射搭載英偉達H100GPU的Starcloud-1衛(wèi)星，26年將發(fā)布搭載Blackwell的第二代衛(wèi)星，2027年發(fā)射100kW衛(wèi)星并開始商業(yè)化運營，2030年初完成40MW太空數(shù)據(jù)中心的部署，最終目標(biāo)為5GW數(shù)據(jù)中心。11月5日，谷歌發(fā)布Suncatcher計劃目標(biāo)于2027年發(fā)射搭載最新Trillium代TPU的衛(wèi)星，未來將完成81顆衛(wèi)星組成的AI計算集群。馬斯克在X上表示只需擴大Starlink

V3衛(wèi)星規(guī)模即可實現(xiàn)在太空建造大型數(shù)據(jù)中心。且目標(biāo)在4-5年將通過星艦完成每年100GW的數(shù)據(jù)中心部署，未來通過月球基地完成100TW數(shù)據(jù)中心的部署。國內(nèi)算力上天進展領(lǐng)先。星算計劃的三體計算星座已完成12顆計算衛(wèi)星部署，單星算力744TOPS，星間激光通信速率100Gbps，12顆衛(wèi)星互聯(lián)后具備5POPS計算能力和30TB存儲容量。衛(wèi)星搭載80億參數(shù)大模型，已開始商業(yè)化運營。星算計劃將擴展至2800顆衛(wèi)星，十萬POPS算力，最新衛(wèi)星單星算力突破10POPS。同時，星纜計劃及天算計劃等星座也將逐漸開始進行部署。算力上天背景下太陽翼及能源系統(tǒng)太陽翼將成為最大增量。根據(jù)測算，5GW容量的太空數(shù)據(jù)中心對于太陽翼電池陣面積的需求接近12平方公里。若采用低成本2w/平米的鈣鈦礦太陽能電池，價值量為2400億元。中期來看，馬斯克每年計劃部署100GW的數(shù)據(jù)中心，若此計劃5年后啟動，則2040年太空中有望實現(xiàn)總量1TW的數(shù)據(jù)中心；對于太陽能電池的需求將達到4.8萬億元，市場空間巨大。柔性結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦材料將成為未來太陽翼的發(fā)展方向。柔性太陽翼則是采用柔性的薄膜結(jié)構(gòu)作為基板，可卷曲并折疊收納，其收攏體積可以減少至剛性陣的1/10左右。適用于構(gòu)建大型空間太陽翼，以及適應(yīng)組網(wǎng)衛(wèi)星一箭多星的任務(wù)需求，隨著高通量衛(wèi)星&太空數(shù)據(jù)中心對太陽翼面積需求的大幅提升，柔性太陽翼將成為未來發(fā)展方向。而鈣鈦礦太陽能電池具備與砷化鎵持平的光電轉(zhuǎn)換效率、柔性、低成本、太空環(huán)境自我修復(fù)等優(yōu)勢，在衛(wèi)星降本及太空算力中心對太陽翼需求不斷擴張的情況下，將成為未來主流的太陽翼材料。風(fēng)險提示：技術(shù)研發(fā)進度不及預(yù)期風(fēng)險；商業(yè)化落地不及預(yù)期風(fēng)險；政策支持不及預(yù)期風(fēng)險等。目錄4?第一部分AI浪潮催化大量用電需求，算力上天勢在必行?第二部分海外Starcloud、SpaceX、谷歌正式加速布局，國內(nèi)算力上天進度領(lǐng)先?第三部分算力上天背景下、衛(wèi)星太陽翼能源系統(tǒng)將成為最大增量?第四部分投資建議?第五部分風(fēng)險提示目錄5??

第一部分

AI浪潮催化大量用電需求，算力上天勢在必行1

太空算力的最終目標(biāo)是形成天基數(shù)據(jù)中心2

算力上天主要有四大應(yīng)用場景3

需求端：數(shù)據(jù)、傳輸、管理三大瓶頸推動下，算力上天大勢所趨4

供給端：AI催化下數(shù)據(jù)中心邁進GW級規(guī)模，地面基建難以滿足發(fā)電需求5

太空數(shù)據(jù)中心具備發(fā)電及散熱優(yōu)勢，可顯著降低運營成本6

太空數(shù)據(jù)中心在可擴展性及部署速率上也具備優(yōu)勢1

太空算力的最終目標(biāo)是形成天基數(shù)據(jù)中心太空算力是指將搭載星載智能計算機、星間激光通信機、星載路由器等算力設(shè)施的衛(wèi)星發(fā)射到太空，通過大量衛(wèi)星組網(wǎng)的星間激光鏈路和算力分布式調(diào)度，構(gòu)建天基智能計算基礎(chǔ)設(shè)施，最終形成天基數(shù)據(jù)中心。并在高輻射、低功耗、輕量化等約束條件下處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，實現(xiàn)特定場景由“天數(shù)地算”向“天數(shù)天算”轉(zhuǎn)變。與常規(guī)的地面計算相比，太空計算減少了地面依賴、降低了信息時延，提升了全球信息獲取與處理能力。太空算力衛(wèi)星的組成部分一般包括星載智能計算機、星載路由器、激光通信機、探測儀、能源系統(tǒng)組成。太空數(shù)據(jù)中心的計算模塊主要由服務(wù)器機架、網(wǎng)絡(luò)交換機、對接端口、散熱系統(tǒng)組成。太空數(shù)據(jù)中心計算模塊的設(shè)計與集裝箱式地面數(shù)據(jù)中心相似，每個集裝箱內(nèi)都配備了機架，用于安置計算和存儲單元，并內(nèi)置了網(wǎng)絡(luò)、電力及冷卻基礎(chǔ)設(shè)施。集裝箱的設(shè)計使其能夠通過一個機械接口與主體結(jié)構(gòu)對接，從而實現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心其他部分的網(wǎng)絡(luò)、電力和冷卻連接。該接口將配備必要的運行支持系統(tǒng)，以可靠地連接數(shù)千條光纖線路、大功率輸入電壓連接器以及高效冷卻系統(tǒng)。太空數(shù)據(jù)中心的使用需要極低延遲，星間激光鏈路必不可少。訓(xùn)練大規(guī)模AI模型需要數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有計算節(jié)點之間具備極低的延遲。除了可以采用組網(wǎng)架構(gòu)使各計算節(jié)點之間的物理距離盡量靠近以外，為了實現(xiàn)低延遲高速率的連接，星間激光通信必不可少。圖：太空數(shù)據(jù)中心的計算模塊 圖：太空數(shù)據(jù)中心架構(gòu)6WhyweshouldtrainAIinspace》,太空算力主要有四大應(yīng)用場景：遙感圖像處理：太空數(shù)據(jù)中心的早期的應(yīng)用方向?qū)⒅饕獮閷Φ厍蛴^測數(shù)據(jù)的分析。此外，太空中的實時數(shù)據(jù)處理為應(yīng)急、救災(zāi)等高時效需求應(yīng)用方向提供了巨大的提升。在收集數(shù)據(jù)的空間中運行推理，幾乎可以即時提供見解，將響應(yīng)時間從幾小時縮短到幾分鐘。通信優(yōu)化：星上部署網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的核心，天基計算性能一直是信號處理、多路復(fù)用、流量管理和資源分配等任務(wù)的關(guān)鍵限制因素，且通信衛(wèi)星用戶數(shù)量眾多，使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化尤為重要。星上算力可以通過提取和利用語義信息提升通信效率。航天器控制、太空探索：此類任務(wù)需要AI輔助進行航線規(guī)劃、碰撞預(yù)測等功能，需要高性能算力來運行復(fù)雜算法及大模型。星上大模型：衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃、遙感數(shù)據(jù)綜合處理分析等任務(wù)，面臨著工序復(fù)雜，輸入輸出繁多的問題，而大模型可以很好地承擔(dān)復(fù)雜過程與人的直觀需求對話的橋梁作用，集成足夠的底層能力，把復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行交給大模型即可大幅提升衛(wèi)星的工作能力。星上算力的提升意味著可以部署更多參數(shù)的大模型，進一步提升星上處理能力。同時，太空數(shù)據(jù)中心的建成也可以實現(xiàn)大模型在太空中的訓(xùn)練&推理。2

算力上天主要有四大應(yīng)用場景圖：遙感數(shù)據(jù)分析流程圖：不同衛(wèi)星對于計算芯片的需求7測未來,《ComputingoverSpace:Status,Challenges,andOpportunities》，衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)服務(wù)一般經(jīng)歷“數(shù)據(jù)獲取—數(shù)據(jù)傳輸—數(shù)據(jù)地面接收—地面數(shù)據(jù)處理—專題生產(chǎn)—數(shù)據(jù)存儲—數(shù)據(jù)分發(fā)及應(yīng)用”等階段和環(huán)節(jié)。目前遙感圖像地面分辨率已從10米提升至0.3米，相同幅寬下的數(shù)據(jù)量增長了約1000倍。而傳統(tǒng)天數(shù)地算的模式受限于星上處理能力不足，傳輸速率過低等因素，亟需星上算力。數(shù)據(jù)處理能力不足：由于星上處理效率過低，傳統(tǒng)的遙感、通信、導(dǎo)航等衛(wèi)星數(shù)據(jù)需要先傳回地面，再由地面數(shù)據(jù)處理中心解析。目前遙感衛(wèi)星測繪到的數(shù)據(jù)僅有不到1/10的有效衛(wèi)星數(shù)據(jù)能傳回地面，且存在數(shù)據(jù)時效差等問題。例如太陽監(jiān)測等科學(xué)實驗衛(wèi)星每天會產(chǎn)生約500G的觀測數(shù)據(jù)，但只有20G左右的數(shù)據(jù)可以傳回地面。而星上算力可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在軌處理，能大幅減少需要傳回地面的數(shù)據(jù)量。傳輸速率過低：現(xiàn)有低軌衛(wèi)星主要依賴地面站下傳，受軌道和地理位置影響，每天僅有4-8次短暫通信窗口期，每次通信時間僅有5-10分鐘。對測控管理需求過大：目前衛(wèi)星普遍采用地面遙控的工作方式，每顆衛(wèi)星每天平均需要測控2-3次。面向巨型星座時代，地面遙測控能力達到瓶頸，需要衛(wèi)星及星座能夠自主運營，對算力也產(chǎn)生相應(yīng)需求。3需求端：數(shù)據(jù)、傳輸、管理三大瓶頸推動下，算力上天大勢所趨8正證券研究所AI大模型訓(xùn)練需求愈演愈烈，各大廠商推動下美國目前已規(guī)劃容量超45GW大型數(shù)據(jù)中心項目。目前全球人工智能正處于超高速發(fā)展階段，各類大模型不斷演進，對于訓(xùn)練所需的算力需求達到了前所未有的新高度。根據(jù)巴克萊最新的研報顯示，美國目前已規(guī)劃的大型數(shù)據(jù)中心項目總?cè)萘砍^45GW，本輪擴張的主要推手是OpenAI的“星際之門”、亞馬遜、Meta、微軟、xAI等AI龍頭廠商。其中，星際之門項目預(yù)計到2025年底實現(xiàn)10GW的建設(shè)目標(biāo)、Meta正在推進1GW的Prometheus項目和5GW的Hyperion項目、亞馬遜預(yù)計將于2026-2027在美國增加13GW的容量、微軟正在建設(shè)0.9GW的AI工廠、xAI正將其數(shù)據(jù)中心擴容至 4GW。2030年將出現(xiàn)100GW超大訓(xùn)練集群，全球數(shù)據(jù)中心用電需求有望超200GW。根據(jù)OpenAI前員工撰寫的《SITUATIONAL

AWARENESS》的描述，2022年GPT-4大模型完成訓(xùn)練階段，對算力的需求約等于10000張H100

GPU。隨后數(shù)年AI訓(xùn)練對于算力需求會以每年五倍的速度增長，直到2030年，全球最大的訓(xùn)練集群對算力的需求約等于1億張H100，對電力的需求將達到100GW，大于美國總電力產(chǎn)量的20。同時，根據(jù)麥肯錫預(yù)測：到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的用電需求將以每年19至22的速度增長，最終達到171-219GW。電力產(chǎn)能增長緩慢，地面基建難以滿足AI浪潮下對于電力的需求。過去10年，美國總發(fā)電量僅增長5，而傳統(tǒng)電力公司對于接下來5年發(fā)電量增長的估計僅為4.7，遠遠不及AI所帶來的用電需求。同時，電力目前閑置容量極少，且合同通常被長期鎖定，而核電&天然氣等發(fā)電路徑則需要大量的地面基建、相應(yīng)設(shè)備、成本和建造時間。從成本和可行性綜合來看，地面基建難以滿足未來數(shù)年數(shù)據(jù)中心對于電力的需求。而在太空建設(shè)數(shù)據(jù)中心擁有低運營成本、高發(fā)電功率、高部署速度等優(yōu)勢，將成為未來解決AIDC能源瓶頸的主要方法之一。4

供給端：AI催化下數(shù)據(jù)中心邁進GW級規(guī)模，地面基建難以滿足發(fā)電需求9圖：美國總電力產(chǎn)量對比AI所帶來的電力需求年份 算力需求增長倍數(shù)

對應(yīng)H100

GPU 成本 發(fā)電量 發(fā)電量參考對比2024年+10倍~十萬張數(shù)十億美元~100MW2026年+20倍~一百萬張數(shù)百億美元~1GW2028年+30倍~一千萬張數(shù)千億美元~10GW2030年+40倍~一億張萬億美元級別~100GW2022年 GPT-4

集群 ~一萬張 ~500

美元 ~10MW ~一萬戶家庭~十萬戶家庭胡佛水壩，或大型核反應(yīng)堆美國中小型州>

20

美國電力產(chǎn)量圖：最大規(guī)模訓(xùn)練集群所需的算力及電力預(yù)估SITUATIONAL

AWARENESS》,太空數(shù)據(jù)中心在發(fā)電效率、持續(xù)供電能力等方面具備顯著優(yōu)勢，可有效解決地面算力中心能源瓶頸問題。太空數(shù)據(jù)中心可7*24小時不間斷使用高強度太陽能，不受地面晝夜交替、天氣條件及大氣損耗（衰減）的影響，使其邊際能源成本大幅降低，遠超地面數(shù)據(jù)中心的水平。美國地面太陽能農(nóng)場的平均發(fā)電效率(實際年均發(fā)電效率/額定發(fā)電效率)僅為24

，而在北歐等地的發(fā)電效率通常低于10。相比之下，太空太陽能電池陣列可垂直對準(zhǔn)太陽光線，且不受季節(jié)或天氣影響，相同規(guī)模的太陽能電池陣列在太空中產(chǎn)生的能量是在地面的5倍以上，理論發(fā)電效率可達95。深空環(huán)境可提供天然冷卻條件，無需部署高能耗散熱系統(tǒng)。深空溫度約為-270℃，為數(shù)據(jù)中心提供了理想的自然冷卻條件，可采用比地面數(shù)據(jù)中心更簡單、更高效的散熱器，使熱量直接散發(fā)到太空中，無需使用能耗高昂的冷卻器來實現(xiàn)低溫。理論上一塊1m*1m、溫度保持在20℃的黑色面板，向深空輻射的功率約為838W，大致是地面太陽能電池板每平方米發(fā)電量的三倍。所以此類散熱器其面積只需不到太陽能電池陣列的一半即可。同時，真空環(huán)境為理想的輻射熱匯，輻射冷卻能力隨著溫度的四次方增長，更高的運行溫度反而更有利于散熱，理論散熱功率遠超同面積地面水冷效率。此外，特定軌道上的軌道數(shù)據(jù)中心環(huán)境溫度幾乎無波動，處于高度穩(wěn)定的熱環(huán)境和機械環(huán)境中。而在地球上，冷卻系統(tǒng)必須按最熱天氣（有時超過

45℃）設(shè)計，導(dǎo)致在常規(guī)環(huán)境下存在大量過度配置。目前，英偉達已與Starcloud聯(lián)合開發(fā)了真空散熱架構(gòu)，通過衛(wèi)星外殼的高導(dǎo)熱材料將H100的熱量傳導(dǎo)至表面，再以紅外輻射形式排向太空。不考慮能源費用的情況下，太空數(shù)據(jù)中心部署&運營成本僅為地面數(shù)據(jù)中心的1/4。根據(jù)Starcloud的測算，在不考慮能源費用的情況下，一個40MW的數(shù)據(jù)中心在地面/太空的建設(shè)及運營10年成本分別為2700萬/620萬美元，成本差距顯著。5

太空數(shù)據(jù)中心具備發(fā)電及散熱優(yōu)勢，可顯著降低運營成本項目地面太空發(fā)射無500萬美元（單次發(fā)射計算模塊、太陽能電池陣列及散熱器成本）散熱700

萬美元（占總電力消耗的

5）利用太空中更大溫差的高效冷卻架構(gòu)水資源消耗170

萬噸（0.5升/kWh）無需配備衛(wèi)星平臺成本大致相當(dāng)成本大致相當(dāng)備用電源2000萬美元無需配備其他所有數(shù)據(jù)中心硬件成本大致相當(dāng)成本大致相當(dāng)輻射屏蔽無需配備120

萬美元（1kg/kW的屏蔽材料，發(fā)射成本30美元/kg）成本總計2700萬美元620萬美元圖：單個40MW集群在太空與地面部署&運行10年的成本對比(不計算能源費用)圖：太空數(shù)據(jù)中心相較于地面可獲得約高出40的太陽輻照度。10WhyweshouldtrainAIinspace》,太空數(shù)據(jù)中心可實現(xiàn)模塊化部署，同時不受物理空間限制。面向未來Llama

5或GPT-6等大模型的訓(xùn)練需求，5GW以上的訓(xùn)練集群必不可少。但相應(yīng)規(guī)模將超過全球大部分運營中最大的發(fā)電量，在當(dāng)前的能源基礎(chǔ)設(shè)施下無法實現(xiàn)。而太空數(shù)據(jù)中心的計算模塊、電源、散熱及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可采用模塊化方式靈活組合。此外，計算模塊可以采用三維架構(gòu)(地球環(huán)境僅可以實現(xiàn)二維)進行組裝，從而確保集群內(nèi)部節(jié)點間緊密耦合。并且，光在真空中傳播速度比普通玻璃光纖快35

，可以將集群內(nèi)的延遲降至最低。從架構(gòu)、延遲、傳輸速度等方面看，太空數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢明顯。太空數(shù)據(jù)中心的部署無需復(fù)雜許可要求，部署速度優(yōu)勢明顯。在美國等國家，由于復(fù)雜的許可以及環(huán)保要求，新的大型能源/基建項目往往需要十年甚至更長時間才能完工，建設(shè)周期遠超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的使用時間需求。例如由于孟菲斯當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)尚未完成部署，xAI在當(dāng)?shù)氐腁I集群只能臨時改用MW級天然氣發(fā)電機供電。而太空數(shù)據(jù)中心只需要完成發(fā)射申請，并確保碰撞風(fēng)險等因素后即可實現(xiàn)部署，大幅加快部署速率。將數(shù)據(jù)中心遷至太空可以減少許可限制，不僅能夠大幅節(jié)省成本，且其部署速度將遠超同類地面數(shù)據(jù)中心的部署周期。這也代表著太空數(shù)據(jù)中心可在需求增加時迅速擴容，并可根據(jù)商業(yè)環(huán)境的變化隨時調(diào)整規(guī)劃，實現(xiàn)更加靈活的部署方式。6

太空數(shù)據(jù)中心在可擴展性及部署速率上也具備優(yōu)勢11WhyweshouldtrainAIinspace》,目錄?

第二部分

海外Starcloud、SpaceX、谷歌正式加速布局，國內(nèi)算力上天進度領(lǐng)先2.1

Starcloud已成功將首顆英偉達H100

GPU部署至太空，將于2026年開始商業(yè)化運營2.2

谷歌正式公布算力上天計劃，馬斯克目標(biāo)在5年內(nèi)建立100GW太空數(shù)據(jù)中心2.3

國內(nèi)算力上天進展領(lǐng)先，“三體計算星座”已完成初步組網(wǎng)并實現(xiàn)商業(yè)化運行12Starcloud已成功將首顆英偉達H100

GPU部署至太空。11月2日，Starcloud通過SpaceX獵鷹9號火箭成功發(fā)射搭載英偉達H100GPU的Starcloud-1衛(wèi)星，這是全球首次數(shù)據(jù)中心級GPU在軌運算實驗，也是人類首次在地球以外進行高性能推理。

Starcloud-1突破了以往同類實驗對大型空間平臺的依賴，首次將數(shù)據(jù)中心級GPU集成于60千克級商業(yè)小型衛(wèi)星，在距離地球約

350公里的超低軌道上運行，衛(wèi)星搭載谷歌Gemma大語言模型，將接收來自Capella運營的合成孔徑雷達

(SAR)

地球觀測衛(wèi)星群的數(shù)據(jù)，實時處理這些數(shù)據(jù)，并將信息傳回地球。Starcloud-2將搭載英偉達新一代Blackwell

GPU，預(yù)計將于2026年正式入軌。Starcloud-2仍將采用小型衛(wèi)星架構(gòu)，搭載英偉達新一代Blackwell

GPU和數(shù)塊H100，提供7kW的計算能力，預(yù)計計算能力將達到Starcloud-1的十倍以上。運營層面，AI企業(yè)Crusoe旗下的CrusoeCloud則預(yù)定在2026年底部將其署于Starcloud的衛(wèi)星平臺上，并于2027年初開放第一輪太空GPU云端服務(wù)，客戶主要為空間站、地球觀測衛(wèi)星運營商和美國國防部等。同時，Starcloud計劃在2027年將一顆功率更大的100千瓦衛(wèi)星完成入軌，并在2030年初完成40MW太空數(shù)據(jù)中心的部署，最終計劃為建立一個功率5GW，由4km*4km太陽翼供能的數(shù)據(jù)中心，其數(shù)據(jù)處理成本與地球數(shù)據(jù)中心相當(dāng)。2.1

Starcloud已成功將首顆英偉達H100

GPU部署至太空，將于2026年開始商業(yè)化運營圖：Starcloud-2工作架構(gòu)圖圖：Starcloud未來計劃的5GW太空數(shù)據(jù)中心13tarcloud,谷歌Suncatcher計劃目標(biāo)搭載最新Trillium代TPU，預(yù)計于2027年完成發(fā)射。11月5日，谷歌宣布啟動其Suncatcher計劃，目標(biāo)在2027年初發(fā)射兩顆搭載Trillium代TPU的試驗衛(wèi)星，為后續(xù)規(guī)?；M網(wǎng)打下基礎(chǔ)。TPU（張量處理單元）是谷歌為AI計算量身打造的專用芯片，而Trillium代TPU代表了谷歌在能效、集成度和靈活性上的最新突破，

Trillium代采用了最先進的制程工藝，將更多的晶體管集成到更小的芯片面積上，可以在單位功耗下能完成更多的計算任務(wù)，可以在更輕、更小的衛(wèi)星平臺上運行，從而降低發(fā)射成本。發(fā)射層面，谷歌將與衛(wèi)星公司Planet

Labs合作，在距地650公里的低地球軌道上構(gòu)建由81顆衛(wèi)星組成的AI計算集群。同時，由于光信號接收功率與衛(wèi)星間距成反比，TPU

超級計算機使用定制的低延遲光學(xué)芯片互連需要高鏈路帶寬，也就是高接收功率，谷歌提出了密集式衛(wèi)星組網(wǎng)架構(gòu)：所有衛(wèi)星需要在1公里半徑內(nèi)保持100-200米的間距，在每個軌道周期完成兩次形狀循環(huán)。馬斯克劍指100GW太空數(shù)據(jù)中心，Starlink

V3衛(wèi)星將實現(xiàn)初步部署。在科技媒體Ars報道了自主組裝技術(shù)有望在太空建造大型數(shù)據(jù)中心的相關(guān)內(nèi)容后，馬斯克表示Starlink

V3衛(wèi)星具備高速激光鏈路，下行容量將達到1Tbps規(guī)模，只需擴大衛(wèi)星規(guī)模即可實現(xiàn)在太空建造大型數(shù)據(jù)中心的功能，預(yù)計最早將于2026年上半年批量入軌。同時，馬斯克在X上發(fā)布了其遠期目標(biāo)，未來4-5年內(nèi)如能解決特定問題，星艦可以將100GW/年的電力輸送至高軌軌道。若可以在月球基地生產(chǎn)太陽能衛(wèi)星并使用質(zhì)量驅(qū)動器使其達到逃逸速度的話，100TW/年的目標(biāo)有望實現(xiàn)。在發(fā)射成本上，SpaceX也有望實現(xiàn)突破，根據(jù)Starcloud的介紹，目前其發(fā)射成本為500美元/公斤，如果星艦全面投入運營，成本將降至10美元-150美元/公斤之間，可實現(xiàn)大規(guī)模的快速部署。亞馬遜、Palantir等呈上紛紛入局，太空算力有望進入加速發(fā)展期。貝佐斯表示在未來10到20年內(nèi)，人類將在太空中建造大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，亞馬遜有望憑借其柯伊伯低軌衛(wèi)星部署計劃，結(jié)合其在全球云計算市場超過30的份額，加速太空數(shù)據(jù)中心與AI云服務(wù)深度整合。Palantir已規(guī)劃MetaConstellation元星座，通過Edge

AI平臺實現(xiàn)在軌實時處理，可在1秒內(nèi)完成艦船追蹤、火災(zāi)監(jiān)測等任務(wù)。Blacksky在其第三代衛(wèi)星中集成內(nèi)部AI模型，可做到35厘米的精確度，目前已宣布與多個國際國防板塊客戶簽署了Gen-3早期接入?yún)f(xié)議。綜合來看，雖然目前海外太空算力尚未規(guī)模化，但頭部廠商均有詳細計劃以及對應(yīng)產(chǎn)品，且眾多新參與者紛紛加速布局，行業(yè)即將迎來高速發(fā)展期。2.2

谷歌正式公布算力上天計劃，馬斯克目標(biāo)在5年內(nèi)建立100GW太空數(shù)據(jù)中心圖：谷歌提出的密集式衛(wèi)星組網(wǎng)架構(gòu)圖：馬斯克關(guān)于未來太空數(shù)據(jù)中心建設(shè)的計劃14Towardsafuturespace-based,highlyscalableAIinfrastructuresystemdesign》,X，2.3

國內(nèi)算力上天進展領(lǐng)先，“三體計算星座”已完成初步組網(wǎng)并實現(xiàn)商業(yè)化運行我國三體計算星座已完成初步組網(wǎng)，具備太空在軌計算能力。5月14日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭，成功將太空計算衛(wèi)星星座發(fā)射升空，此次發(fā)射搭載12顆計算衛(wèi)星，標(biāo)志著我國首個整軌互聯(lián)的太空計算星座-“三體計算星座”正式進入組網(wǎng)階段。本次首發(fā)入軌的12顆計算衛(wèi)星均搭載了星載智算系統(tǒng)、星間通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整軌衛(wèi)星互聯(lián)。計算衛(wèi)星最高單星算力達744TOPS，星間激光通信速率最大可達100Gbps，12顆衛(wèi)星互聯(lián)后具備5POPS計算能力和30TB存儲容量。衛(wèi)星同時搭載了80億參數(shù)的天基模型，可對L0-L4級衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行在軌處理，將執(zhí)行異軌衛(wèi)星激光接入、天文科學(xué)觀測等在軌試驗任務(wù)，將大幅拓展太空應(yīng)用邊界。今年預(yù)計將完成超50顆計算衛(wèi)星的星座布局，未來將完成1000顆衛(wèi)星的組網(wǎng)，總體算力將達到1000POPS。“星算計劃”未來將擴展至2800顆衛(wèi)星，實現(xiàn)十萬POPS算力。“三體計算星座”為更大規(guī)模的“星算計劃”的一部分，根據(jù)2024年11月國星宇航的介紹，星算計劃預(yù)計將發(fā)射2800顆計算衛(wèi)星，構(gòu)建一個天基智能計算基礎(chǔ)設(shè)施—太空計算星座，實現(xiàn)“算力上天，在軌組網(wǎng)，天地協(xié)同”。全面建成后，其總算力將高達每秒10萬P。10月13日，“星算計劃”02組星座正式發(fā)布，包含單星算力突破10P的“天秤-10”衛(wèi)星，標(biāo)志著“星算”計劃實現(xiàn)了從首發(fā)技術(shù)驗證向規(guī)模化部署的階段轉(zhuǎn)變，可覆蓋全球的人工智能太空基礎(chǔ)設(shè)施正加速成型。星纜計劃聚焦東數(shù)西算等三大方向，天算星座將重點圍繞空天計算、6G等方向展開研究。除星算計劃外，星纜計劃及天算計劃也是國內(nèi)算力上天的重要組成部分。星纜計劃聚焦“東數(shù)西算”低時延需求、天基算力補足、6G空天基建完善三大核心痛點,通過激光與微波一體化技術(shù),打造覆蓋全球的低延遲數(shù)據(jù)通道。以杭州-烏魯木齊數(shù)據(jù)傳輸場景為例,傳統(tǒng)地面光網(wǎng)絡(luò)延遲約62ms,而“星纜計劃”天基光網(wǎng)絡(luò)延遲可降至28ms,

后續(xù)將完成16軌384顆衛(wèi)星生態(tài)構(gòu)建。天算星座將重點圍繞空天計算、6G網(wǎng)絡(luò)、智能遙感等多個前沿領(lǐng)域展開創(chuàng)新研究，天算星座一期共6顆衛(wèi)星，二期共24顆衛(wèi)星，三期300顆衛(wèi)星，預(yù)計將于2030年完成部署。圖：三體計算星座首發(fā)12顆星組網(wǎng) 圖：天算星座架構(gòu)15華社,天算星座，目錄?

第三部分

算力上天背景下、衛(wèi)星太陽翼能源系統(tǒng)將成為最大增量3.1

詳細測算：5GW太空數(shù)據(jù)中心對太陽翼需求將達千億規(guī)模3.2

太陽翼是衛(wèi)星能源系統(tǒng)的核心組成部分3.3

太陽翼大型化、輕量化趨勢下，柔性太陽翼將成為未來發(fā)展方向3.4

鈣鈦礦具備成本優(yōu)勢且可實現(xiàn)柔性制備，將成為未來主流太陽翼電池陣材料16雙重驗證下，5GW容量的太空數(shù)據(jù)中心對于太陽翼電池陣面積的需求接近12平方公里。高軌空間不受大氣影響，太陽輻射強度為AM0標(biāo)準(zhǔn)太陽常數(shù)，即1366.1W/㎡。目前用于衛(wèi)星的砷化鎵太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率在30上下，即每平方米的發(fā)電功率為1366.1

W/㎡×30

=409.83

W/㎡。5GW所需的電池面積約為5*10^9/409.83= 22*10^7㎡，即12.2平方公里。2. 若按照Starcloud的測算，其目標(biāo)5GW的太空數(shù)據(jù)中心需要4km*4km的太陽翼實現(xiàn)供能、散熱等功能。若按照太陽翼電池片覆蓋面積占整體太陽翼80來計算，則需要16k㎡*80

=12.8k㎡的電池面積。中期來看，若采用鈣鈦礦太陽能電池，2030年對應(yīng)太空數(shù)據(jù)中心的市場空間需求將達到萬億級別。鈣鈦礦原材料成本僅為砷化鎵等傳統(tǒng)光伏材料的1/10，目前用于商業(yè)航天的砷化鎵電池片價格約為25萬元/㎡，有進一步的降價空間，可預(yù)估鈣鈦礦電池片的價格為2萬元/㎡。按照馬斯克的布局，SpaceX的星艦計劃在4-5年內(nèi)完成每年100GW容量的太空算力發(fā)射，在2030年有望實現(xiàn)。根據(jù)上文推算，5GW的太空數(shù)據(jù)中心所需12平方公里的太陽能電池，若采用鈣鈦礦方案，總價值量為12*10^6*2*10^4=2400億元。對應(yīng)100GW數(shù)據(jù)中心的總價值量為2400*20=4.8萬億元。從算力能源成本比考慮，鈣鈦礦太陽能電池將成為未來太空數(shù)據(jù)中心的必要選擇。根據(jù)黃仁勛的估算，在地面建設(shè)1GW數(shù)據(jù)中心容量的成本在500億至600億美元之間，其中約350億美元用于采購英偉達芯片和系統(tǒng)。100GW數(shù)據(jù)中心所需的算力芯片&系統(tǒng)成本約在3.5萬億美元(25萬億人民幣)，算力能源成本比約為1：5，若采用砷化鎵電池的片，太空數(shù)據(jù)中心的能源成本將超過算力成本，經(jīng)濟效益可行性過低。鈣鈦礦太陽能電池將成為未來太空數(shù)據(jù)中心的必要選擇。3.1

詳細測算：5GW太空數(shù)據(jù)中心對太陽翼需求將達千億規(guī)模17正證券研究所測算3.2

太陽翼是衛(wèi)星能源系統(tǒng)的核心組成部分太陽翼作為衛(wèi)星能源系統(tǒng)的核心組成部分，是航天器在軌運行的“能量心臟”。太陽翼是航天器通過光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的核心能源裝置，是衛(wèi)星的

“能量源泉”，其表面密集分布著高效能的太陽能電池，這些電池如同一個個微型的能量轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為電能，為衛(wèi)星提供穩(wěn)定且可靠的能源支持。而衛(wèi)星能源系統(tǒng)作為一個復(fù)雜整體，由主電源(太陽能電池陣)、儲能系統(tǒng)、電源控制單元、配電單元和備用電源系統(tǒng)組成，各組件協(xié)同工作以確保衛(wèi)星在各種軌道條件下穩(wěn)定供電。太陽翼的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括光電轉(zhuǎn)換效率、功率密度、重量、體積等，其中光電轉(zhuǎn)換效率決定了發(fā)電功率。太陽翼的光電轉(zhuǎn)換效率是指太陽翼將接收到的太陽能量轉(zhuǎn)換為電能的效率，通常以百分比表示，數(shù)值越高意味著太陽翼轉(zhuǎn)化能量的能力越強。而太陽翼光電轉(zhuǎn)換效率主要由太陽能電池材料決定。太陽翼陣面擴張為未來發(fā)展的核心趨勢。根據(jù)Starlink第三代衛(wèi)星的設(shè)計，其采用全新的通信載荷架構(gòu)，單星下行速率可達80Gbps，是V2衛(wèi)星的4倍。且配備激光星間鏈路增強系統(tǒng)，可實現(xiàn)分布式千兆網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的，Starlink

V3對于發(fā)電需求大幅增加，其太陽翼面積達400㎡，是V2的2倍，V2mini的4倍。隨著低軌通信衛(wèi)星向高通量持續(xù)發(fā)展，太陽翼陣面擴張已成未來發(fā)展趨勢。未來太陽翼技術(shù)有三大發(fā)展方向： 輕質(zhì)、高收納比太陽翼技術(shù)的進一步突破，以滿足低軌星座衛(wèi)星批產(chǎn)、低成本需求；2.基于柔性電池的超柔性太陽翼技術(shù)，通過薄膜型太陽能電池與柔性基底組合，實現(xiàn)更薄、更輕的太陽翼結(jié)構(gòu);3.模塊化和可更換太陽翼技術(shù)，以應(yīng)對超大型太陽翼需求和空間太陽能發(fā)電站等項目的需要。圖：Starlink

V3太陽翼面積得到大幅擴張18paceX，《中國空間可展開結(jié)構(gòu)：進展與趨勢》，3.3

太陽翼大型化、輕量化趨勢下，柔性太陽翼將成為未來發(fā)展方向太陽翼作為航天器的主要電力來源，其結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響能源系統(tǒng)的效率、可靠性和適應(yīng)性。目前太陽翼主要分為三種結(jié)構(gòu)類型：剛性、半剛性和柔性太陽翼。剛性太陽翼：剛性太陽電池陣由剛性基板和剛性太陽電池組成，一般采用鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)基板作為承載結(jié)構(gòu)，表面貼裝太陽電池。剛性太陽翼具有機構(gòu)簡單、展開后剛度大、成熟可靠等優(yōu)點，其缺點主要是重量相對較大、質(zhì)量比及不高，約為

70~100W/kg。中小型衛(wèi)星配置的單個剛性太陽翼難以超過20平米，無法滿足面向未來太陽翼陣面擴張趨勢所帶來的需求。半剛性太陽翼：半剛性太陽電池陣結(jié)合了剛性與柔性特點，利用高強度框架和纖維網(wǎng)格作為基板，將太陽電池封裝成為電池模塊后與基板進行安裝連接。半剛性太陽電池陣由于基板的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)特點，電池背面無剛性基板覆蓋，散熱性能更好，電池在軌工作時溫度更低、輸出功率更高。且通常采用碳纖維材料框架，相對較輕，質(zhì)量比功率較剛性太陽陣有所提高，可達到75~120W/kg。柔性太陽翼：柔性太陽翼則是采用柔性的薄膜結(jié)構(gòu)作為基板，可卷曲并折疊收納，在收攏狀態(tài)下，每塊基板均處于貼合壓緊狀態(tài)，對于大面積太陽陣來說，其收攏體積可以減少至剛性陣的1/10左右。因而柔性陣具有重量輕、收納比高的優(yōu)點，特別適用于構(gòu)建大型空間太陽翼，以及適應(yīng)組網(wǎng)衛(wèi)星一箭多星的任務(wù)需求，隨著高通量衛(wèi)星&太空數(shù)據(jù)中心對太陽翼面積需求的大幅提升，柔性太陽翼將成為未來發(fā)展方向。銀河航天已成功發(fā)射全球首款卷式全柔性太陽翼衛(wèi)星。9月16日，我國成功發(fā)射多顆衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗衛(wèi)星，其中一顆為銀河航天研制的全球首款卷式全柔性太陽翼衛(wèi)星。此款全柔性太陽翼在衛(wèi)星發(fā)射時變成卷軸放在衛(wèi)星兩側(cè)，直徑與保溫杯相當(dāng)。在軌運行時，太陽翼可以像長幅畫卷一樣受控展開，長度超過10米，寬度近2米，足以為衛(wèi)星提供大功率能源，適配“多星堆疊發(fā)射”模式，顯著降低航天任務(wù)成本。圖：銀河航天靈犀03星柔性太陽翼展開狀態(tài)圖：半剛性太陽翼展開過程圖：柔性太陽翼展開過程19河航天，《中國空間可展開結(jié)構(gòu)：進展與趨勢》，目前航天領(lǐng)域應(yīng)用的太陽能電池主要包括硅系太陽電池、砷化鎵太陽電池及鈣鈦礦太陽電池。硅基太陽能電池在太空環(huán)境中損耗過快，已逐漸被淘汰。雖然硅系太陽電池技術(shù)成熟、成本較低，是目前應(yīng)用最廣泛的太陽電池類型。然而，在太空環(huán)境中，硅太陽電池易受輻射損傷，導(dǎo)致晶格缺陷增加，性能急劇退化，使用壽命縮短，因此逐漸被其他材料取代。砷化鎵太陽能電池目前主流方案、但其成本高昂難以滿足規(guī)模化需求。砷化鎵太陽能電池具備高穩(wěn)定、抗輻射、耐高溫、高轉(zhuǎn)換效率等性能，可以通過三結(jié)結(jié)構(gòu)通過疊加不同帶隙的子電池，實現(xiàn)超40的轉(zhuǎn)換效率。但砷化鎵電池制備工藝復(fù)雜，成本高昂，商業(yè)航天領(lǐng)域售價約為25萬/㎡。鈣鈦礦太陽能電池具備高光電轉(zhuǎn)換效率、柔性、低成本、太空環(huán)境自我修復(fù)等優(yōu)勢，將成為未來主流技術(shù)方案。高光電轉(zhuǎn)換