The ultimate battleground for computing power breakthroughs is not in Silicon Valley, but in space orbit

當地面數據中心的電力需求逼近物理極限，科技巨頭們意識到，下一個萬億級算力金礦的挖掘地，已從擁擠的電網旁轉移到了寂靜的太空軌道。

這一曾經屬於科幻範疇的構想，近期因 SpaceX 創始人馬斯克、亞馬遜創始人貝佐斯以及英偉達 CEO 黃仁勳等重量級人物的密集發聲與佈局而成為市場焦點。

據國泰海通證券產業研究中心周天樂等分析師團隊 12 月 25 日發佈的深度研報，太空算力並非簡單的服務器上天，而是從 “天感地算” 到 “天感天算” 的範式重構。面對地面電力激增與散熱困難的雙重剛性約束，利用太空無盡的太陽能和天然冷卻環境，已成為突破算力困境的關鍵解法。

在最新的行業動態中，這種熱情已轉化為實際行動。華爾街見聞寫道，谷歌計劃利用其 TPU 體系構建分佈式衞星集羣，初創公司 Starcloud 則宣佈在搭載英偉達 GPU 的衞星上成功訓練了太空大語言模型。

這一趨勢背後的邏輯不僅是技術願景，更折射出資本支出預期的重塑：與其在地面應對日益高昂的電力成本和監管阻力，不如利用太空的資源優勢。

物理瓶頸倒逼：為什麼是太空？

地面算力的擴張正面臨兩大物理剛性約束：能源與散熱。

據國際能源署（IEA）統計，2024 年全球數據中心總耗電量為 415 太瓦時，而到 2030 年這一數字預計將翻倍。

隨着 AI 大模型訓練需求激增，地面電網建設面臨 “代際差”，具備可調度能力的綠色能源建設週期長，難以匹配 AI 的快速需求。摩根士丹利報告指出，未來幾年美國數據中心的電力缺口可能達到 20%。

與此同時，高密度芯片帶來的散熱成本高昂。英偉達 GB200 等新一代芯片熱流密度持續提升，傳統風冷已達極限，液冷技術雖有改善但面臨水資源消耗與系統複雜性挑戰。

相比之下，太空環境提供了完美的解決方案。太空擁有高達 1360 W/m²的太陽能密度，且不受晝夜天氣影響，可提供 24 小時持續供電。更關鍵的是，宇宙背景温度低至 3K（約-270℃），為被動輻射散熱提供了無限的 “熱沉”，可實現零水耗、零能耗散熱。

“太空特有的充沛太陽能可支持在軌數據中心 24 小時持續發電，且太空-270℃的深冷環境是被動散熱的理想環境，能夠同時化解能源與散熱這兩大地面瓶頸。”

此外，真正觸動資本市場神經的，是地面和太空巨大的成本差異。

根據 Lumen Orbit 白皮書測算，一個 40MW 數據中心集羣十年的能源成本，地面需 1.4 億美元，而太空僅需 200 萬美元（太陽能陣列成本）。 這種成本結構的根本性改變，使得太空算力具備了壓倒性的長期經濟優勢。在這方面，地面與太空的能源成本比例約為 70 比 1。

在地面，散熱系統往往意味着巨大的水資源消耗和電力浪費；而在太空，“被動輻射散熱技術是一種零能耗、零碳排放的被動冷卻方式，藉助全波段紅外輻射將熱量直接排放至宇宙深空。”

巨頭主導的差異化探索

在美國市場，太空算力的發展呈現出鮮明的巨頭主導特徵。報告指出：“全球龍頭主導的太空算力的早期探索與能力構建，正在逐步形成大規模商業化擴散。”

Starcloud 率先探索 “在軌算力服務化”。

作為先行者，Starcloud 明確以提供在軌 AI 算力服務為核心，其測試衞星 Starcloud-1 搭載 NVIDIA H100 GPU，已完成輕量大語言模型在軌訓練與遙感圖像預處理驗證。其目標是建立 5GW 的太空數據中心，並在 2030 年建成 40MW 級設施。

Google 則從雲計算體系延伸。

其 “太陽捕手” 項目不僅僅是發衞星，而是計劃利用自研 TPU 構建分佈式衞星集羣，強調軟件調度與星間組網。報告分析認為，Google 旨在 “定義未來太空計算標準”，將其龐大的雲計算與 AI 生態複製到軌道上。

SpaceX 則扮演了基礎設施底座的角色。

依託 Starlink 星座，SpaceX 已構建了全球唯一具備規模化在軌算力承載能力的基礎設施。雖然目前其算力主要用於星間鏈路管理與流量調度等內生服務，但其高功率衞星平台（Starlink V3）與低成本發射能力（Falcon 9 及星艦），為未來大規模算力部署奠定了物理基礎。

垂直整合的產業體系

美國已在太空算力領域構建起從底層芯片到頂層服務、由龍頭企業主導的垂直整合產業體系。

在芯片層，美國率先實現了商用 AI 芯片（COTS）的在軌穩定運行。NVIDIA 的 Jetson 系列與 HPE 的 Spaceborne Computer 項目，證明了商用 GPU 在經過軟件冗餘與防護設計後，能夠適應太空輻射環境。這使得地面成熟的 CUDA 生態與 AI 模型能夠直接遷移至軌道，形成了難以複製的軟硬件生態壁壘。

在基礎設施層，SpaceX 通過掌控高功率衞星平台、可重複使用發射體系以及超大規模星座網絡，解決了算力 “上天” 與 “組網” 的難題。高頻低成本的發射能力，使得更大功耗、更重的算力載荷（如服務器級設備）部署成為經濟上可行的方案。

此外，美國政府通過風險分擔機制（如 NASA 的採購合同）與多元化的商業需求（商業遙感、雲服務），為產業發展提供了持續的資金與市場支撐。

中國路徑：國家戰略引領下的體系化發展

與美國由商業巨頭主導不同，中國太空算力發展呈現出清晰的國家戰略引領特徵，形成了 “專用計算星座 + 智能化遙感星座” 的雙軌並進格局。

專用計算星座旨在構建純粹的天基算力網絡。以 “三體計算星座” 為代表，該項目已於 2025 年 5 月完成首發 12 星入軌。其單星算力高達 744 TOPS，並通過 100Gbps 激光鏈路實現整軌互聯，搭載天基分佈式操作系統，旨在解決星載高性能計算與星間高速互聯難題。

智能化遙感星座則是規模化應用的主流路徑。以 “東方慧眼” 星座為示範，通過在遙感衞星上加載智能處理單元，實現 “在軌感知、實時研判”。例如，在災害監測中，衞星可直接處理數據並下發結果，將響應時間從小時級壓縮至分鐘級。

在政策層面，從 “十四五” 規劃到《推進商業航天高質量安全發展行動計劃（2025-2027 年）》，中國正通過頂層設計與地方產業協同（如北京太空數據中心建設規劃），推動太空算力從技術驗證向體系化部署演進。