Space photovoltaics and "orbital data centers": Why will the next generation of energy and computing power battleground be at an altitude of 800 km?

太空光伏正從航天器的配套系統，演變為支撐下一代空間基礎設施的核心能源解決方案。這不是單純的技術升級或產能擴張，而是在全球衞星部署加速、太空算力需求湧現的背景下，能源供給、運載能力、軌道資源與算力需求四大要素形成的系統性共振。

據上海證券報10 日報道，中國 2025 年 12 月向國際電信聯盟（ITU）申請了超 20 萬顆衞星的頻軌資源，其中 19 萬顆來自剛成立的 “國家隊” 無線電創新院；據華爾街見聞此前文章，美國聯邦通信委員會批准 SpaceX 再部署 7500 顆第二代星鏈衞星，使其獲批總數達 1.5 萬顆。這些密集的軌道資源申請與衞星部署計劃，正在重塑太空產業的供需格局。

根據東吳證券曾朵紅團隊 6 日發表的研究報告，全球航天器發射量在近十年保持 34% 的複合年增長率，2025 年發射數量突破 4300 顆，同比增長超 50%。伴隨低軌星座向多功能、重型化演進，衞星單星功率大幅提升——SpaceX 星鏈 V3 衞星的太陽翼面積較早期版本增長超 10 倍，達到 256.94 平方米。

太空算力中心的崛起進一步打開想象空間。中國之江實驗室的"三體計算星座"、國星宇航的"星算計劃"，以及海外 SpaceX、谷歌、英偉達投資的 Starcloud 等項目，均瞄準太空數據中心建設。若後續構建 10GW 太空算力系統，太陽翼市場規模或達數萬億元。東吳證券周爾雙團隊則認為，由於高空具備 5 倍於地面的光照強度與天然零能耗散熱環境，這裏正成為 AI 算力突圍的 “軌道數據中心”。光伏技術路線也在分化：砷化鎵憑藉高效率佔據高端市場，硅基異質結（HJT）與鈣鈦礦疊層技術則以成本優勢瞄準大規模應用。

運力解鎖與軌道 “圈地”

商業航天的爆發始於運載成本的下跌。據東吳證券研報數據，隨着可回收火箭技術的成熟，航天發射成本已大幅下降，打破了進入太空的經濟壁壘。近 10 年來，全球航天器發射數量年均複合增長率（CAGR）達 34%，2025 年全球航天器發射數量預計超過 4300 顆，同比增長超 50%。

然而，物理空間並非無限。近地軌道（LEO）和太陽同步軌道（SSO）的頻段與軌位具有 “不可再生” 屬性。ITU 的 “先登先佔” 規則以及對發射時間表的嚴格要求（申請後 7 年內必須發射第一顆星，14 年內必須完成星座部署），迫使各國加速 “圈地”。

目前全球已備案衞星數量超過 10 萬顆。除 SpaceX 主導的 Starlink 外，中國通過 GW（國網）、千帆等計劃申報了超過 5.1 萬顆衞星。這種高密度的發射計劃，直接催生了對衞星製造產業鏈的爆發式需求，其中電源系統作為衞星的 “心臟”，其價值量佔比約 20%-30%，是僅次於載荷的關鍵環節。

載荷升級引發的能源焦慮

衞星功能的演進正在重塑對能源系統的要求。隨着低軌星座向多功能、重型化發展，單星功率需求急劇攀升。以 SpaceX 為例，其星鏈衞星從 V1.5 版本演進至 V3 版本，太陽翼面積增長了 10 倍以上，達到 256.94 平方米。

東吳證券指出，光伏是衞星在太空中唯一高效、長期穩定的能源形式。載荷的升級，特別是直連手機、激光鏈路以及未來太空算力模塊的加入，直接導致了能源焦慮。更大的太陽翼意味着更高的重量和成本，這與商業航天追求極致性價比的邏輯相悖。

因此，太空光伏產業正面臨 “量價齊升” 的局面：一方面是衞星數量激增帶來的 “量”，另一方面是單星功率密度提升帶來的 “價” 與技術迭代需求。

太空算力：從 “天感地算” 到 “天感天算”

除了通信，AI 算力的太空遷移正在打開光伏產業的遠期想象空間。地面數據中心正面臨電力短缺與散熱瓶頸，而太空具備天然優勢：無大氣衰減的太陽能可實現高效供電，深空超低温環境可實現自然冷卻，從而大幅降低能耗。

東吳證券分析師周爾雙在報告中指出，太空算力中心相較於地面數據中心具備顛覆性優勢。以 40MW 算力集羣運行 10 年為例，太空方案的總成本僅約為地面方案的 5%。這促使衞星工作模式從將原始數據回傳地面的 “天感地算”，升級為在軌處理的 “天感天算”。

目前，之江實驗室的 “三體計算星座”、國星宇航的 “星算計劃” 以及海外的 Starcloud 等項目均已啓動。未來的太空數據中心可能演變為大型 “母艦” 平台或多星集羣，例如 Starcloud 規劃構建配備 4km×4km 超大型光伏陣列的太空算力母艦。這種吉瓦（GW）級的基礎設施，將對光伏電池的效率與輕量化提出極致要求。

技術路線的分野：砷化鎵向左，硅基向右

面對海量需求，太空光伏的技術路線正在發生分化。

長期以來，砷化鎵（GaAs）電池憑藉高效率（30%+）和強抗輻照性能，是航天器的絕對主流。然而，其高昂的成本（約 60-70 美元/瓦）和複雜的製備工藝，難以支撐大規模低軌星座的低成本部署需求。

相比之下，硅基電池（特別是 HJT 異質結技術）和鈣鈦礦技術正在成為商業航天的新寵。東吳證券指出，HJT 電池憑藉低温工藝、能夠製備超薄硅片（如 60μm）從而大幅減重、以及良好的柔性卷展適應性，成為大規模星座的優選方案。

這裏存在一個基於運力成本的經濟賬：

• SpaceX 模式： 由於發射成本極低（約 1500 美元/公斤），SpaceX 傾向於使用成本更低的硅基電池，通過增大面積來彌補效率的不足。
• 中國模式： 目前國內發射成本相對較高，因此仍傾向於使用高能質比但昂貴的砷化鎵電池。但隨着國內商業火箭運力的提升和降本，向硅基 HJT 或鈣鈦礦疊層技術轉型的趨勢已不可逆轉。

太空光伏的爆發正在重塑光伏產業鏈的價值邏輯。這一市場正從封閉的軍工航天體系，向具備大規模製造能力的商業光伏企業開放。

根據東吳證券的測算，假設未來年發射 1 萬顆衞星，僅低軌衞星市場就有望帶來近 2000 億元的太陽翼市場空間。若考慮遠期 10GW 級別的太空算力系統建設，市場規模更將達數萬億元。

總體而言，太空光伏已不再是單純的能源部件，它是連接火箭運力、軌道資源與天基算力的關鍵紐帶。在 “能源—運力—軌道—算力” 這套系統中，光伏技術的突破程度，將直接定義人類開發太空商業價值的邊界。