太空算力概念、前沿探索、核心构成及技术分析

轨道上的超级算力中心。

1. 太空算力--AI 算力的轨道延伸新范式

太空算力是 AI 算力体系从地面向轨道空间延伸的全新范式。太空算力是在地球低轨或 中轨卫星中部署的具备推理与训练能力的模块化服务器节点，形成“轨道数据中心”，可 执行大规模 AI 运算，协同完成数据处理任务，超越传统卫星“感知+回传”的功能，具 备自治智能、实时响应、分布式协作等特性。比如，国内 ADA Space 与浙江 Lab 合作推 出的“三体计算星座”已发射首批 12 颗 AI 卫星，每颗卫星具备 744 TOPS 的处理能力， 星座总算力预期达 5POPS，未来目标设定为 1 000 POPS 小型轨道超算阵列。

太空算力并非地面边缘计算的升级，而是“轨道级分布式 AI 架构”。传统边缘计算将算 力部署在终端附近，以降低延迟和网络成本为目的。而太空算力则将算力部署在架空的 轨道上，与地面数据中心形成“去中心化+高性能”的融合，一方面保留了边缘算力的实 时性和自治性，另一方面更是提升了可处理任务的复杂度，具有在太空轨道侧训练大模 型、协同处理遥感数据、实时反馈任务等能力。 比如，美国初创公司 Starcloud 计划在 2025 年 8 月（暂未实现）通过 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭发射其首颗试验卫星，该卫星体积类似冰箱大小，重约 60 公斤，核心是搭载了经 过太空环境强化（抗辐射）的英伟达 H100 芯片，该卫星算力相当于国际空间站现有服 务器集群算力的 100 倍，可支持运行轻量化大模型，如精简版 GPT-4o。Starcloud 的长 期愿景是构建由 4 平方千米太阳能电池阵供电的千兆瓦级轨道数据中心，并计划通过激 光链路与星链、Kuiper 等星座实现低延迟互联，目标是开启“太空算力即服务”的新模 式。

太空算力并非地面边缘计算的升级，而是“轨道级分布式 AI 架构”。太空算力是一种全 新的“轨道级分布式 AI 架构”，并非简单地将地面服务器搬上太空，而是从根本上重构 了计算资源的部署方式和任务范式。其核心特征包括： 部署位置与环境的根本不同：算力节点部署于地球轨道，必须解决宇宙射线、极端 温度交变、长期无人运维等地面未曾遇到的严峻挑战。这要求从芯片、硬件到系统 的全栈创新，例如采用抗辐照设计、冗余备份系统及能适应太空环境的轻量级容器 化软件平台； 任务复杂度的阶跃式提升：太空算力节点需具备在轨自主决策和协同能力。其目标 不仅是数据过滤（如卫星图像预处理），更追求在太空环境中直接执行 AI 训练与复 杂推理（如星载大模型运行、多星协同计算）； 系统架构的全局性变革：最终愿景是构建一个星间高速互联（如激光链路）的分布 式“轨道数据中心”网络，实现算力在太空中的动态调度与共享。

2.两个前沿探索

前沿探索一：分布式计算的轨道版本

太空算力可以类比为分布式计算的轨道版本。分布式计算通过将系统的各个组件分布在 多台计算机或节点之间，作为一个整体系统运行，提升效率与性能。“轨道级分布式计算” 则是在太空中复制这一理念：由众多卫星组成星际阵列，彼此协同完成数据计算，减少 地面传输压力。例如，Gunter 等人提出一套小卫星网络，在星间保持常态通信，并直接 完成复杂科学计算任务，而非将数据全部回地面处理。分布式卫星网络（DSIN）为构建 可扩展、高韧性的轨道算力系统提供了方法论基础。 轨道级分布式计算不仅是算力架构的延伸，更是应对地面带宽瓶颈与实时性需求的重要 路径。在数据密集型任务（如地球观测、深空探测）中，轨道节点可就近完成数据筛选 与预处理，大幅降低下行流量并提升响应速度。

前沿探索二：比特币挖矿的太空延伸

早期比特币挖矿的太空化构想与研究，体现了高能耗计算任务向轨道迁移的潜力与逻辑。 早在十年前，比特币核心开发者 Jeff Garzik 所创立的 Dunvegan Space Systems 与 Deep Space Industries 签署合作协议，共同开发名为“BitSats”的卫星。这些 CubeSat 将架设为比特币网络的轨道节点，作为独立的区块链网络节点运行，不依赖地面基础设 施，提升网络发生地面中断时的韧性和可靠性。随后，Peter Todd 等区块链技术专家研 究了轨道挖矿的工程可行性。他们认为，轨道环境所具备的稳定的太阳能供给以及真空 条件下的高效被动散热能力，并且随着卫星发射成本的持续下降，有望在长期内使太空 比特币挖矿具备经济可行性和能源效率优势。

3.太空算力的核心构成

与地面数据中心不同，轨道级数据中心通过卫星在轨布置计算、存储与网络设施，并利 用太阳能提供持续性能源，结合真空环境下的散热器实现高效冷却。系统核心由计算存 储模块、液冷系统、网络交换机与电源管理模块组成，通过高速星间链路（ISL）实现多 卫星节点间的数据互联与任务分配。同时，数据中心的网络交换设备连接至卫星对地通 信链路，将必要的数据下行至地面站或其他在轨任务单元，实现“在轨计算+按需下传” 的混合模式： 卫星/空间平台：作为载体，相当于数据中心的机房，提供电力、通信链路和结构支撑目 前多采用低轨（LEO）卫星或空间站平台（目前 150-300 公里低轨空间较为拥挤，未达 到较好的散热效果，太空算力卫星多考虑发射至 500 公里外）； 1）算力模块：即服务器集群，GPU/CPU/AI 等芯片，受制于太空平台的面积有限，算力 模块多以简单的多卡形式呈现，封装成抗辐射的计算卡群或机柜； 2）通信链路：上下行链路——跟地面站传输数据，星间链路——卫星之间用激光通信传 输； 3）能源系统：太阳能电池板是主要供电来源，同时搭载电池储能，保证卫星在阴影区（没 有阳光时）运转； 4）散热系统：太空是真空环境，无法通过传导散热，需要采用热管或流体回路+辐冷板 （Radiator）形式散热，即芯片产生的热→热管传导→辐冷板→通过红外辐射把热量直接 “辐射”到外太空，散热效率和辐冷板面积成正比，所以在卫星上会看到“大翅膀”一 样的结构。 对于 GPU 等高功率载荷，单靠热管难以满足需求（或需要较多热管，导致卫星重量过高， 发射成本过大），往往需要结合液体回路进行主动散热（类似地面服务器的液冷散热）。

【关于散热的补充】 最终散热方式只有一个：辐射。但如何把芯片热量传到散热板，决定了用热管/环路/液 体循环： 小卫星/低功率→多用热管/环路热管。 大算力载荷（GPU/AI 芯片）→必须靠液体循环+大型散热翼板。比如 Starcloud 这 类太空算力卫星有很大可能会用液冷+Radiator 的混合方案。

4. 太空算力技术

要在严苛的太空环境中实现强大算力，轨道计算节点需要综合多顶尖技术支撑：

部署方式：太空算力节点可采用不同部署形态。一种是专用计算卫星星座，由多颗 小卫星组网协同，如中国“星算”首发星座的 12 颗卫星就是一轨道平面组网。星座 内部通过星间链路组成“轨道数据中心”，共同提供服务。另一种是将计算模块搭载 于大型卫星或空间站模块中，形成轨道数据中心节点。例如 Axiom Space 计划在其 商业空间站上集成“轨道数据中心(ODC)”舱段，在 pressurized 模块内部署类似地 面服务器的计算节点。

能源供给：轨道算力主要依赖太阳能供电。根据 NASA 关于小型卫星电力供给的信 息，小型卫星的电力通常由太阳能架构（太阳能电池+太阳能电池板+太阳能阵列） 提供。目前，各国均在部署相关设施。例如，英伟达参投的 Starcloud 公司计划构建 一个 5 公里×4 公里的巨大太阳能电池阵列，在太空建成 5GW 功率轨道数据中心； 我国的轨道辰光公司正开展新型聚光型砷化镓太阳能电池等产品的研发。

散热系统：与传统算力中心的散热方式不同，太空真空环境下无法利用空气对流， 电子设备散热需依赖辐射进行热量传导。计算节点通常设计有流体回路/热管将热 量传向卫星表面，由辐射器将热量以红外形式向深空冷源散发。我国轨道辰光团队 通过新型辐冷板设计与双相流体回路，确保算力卫星在用电功率大、热流密度高， 且卫星无大气对流条件等情况下，将产生的热量及时辐射到空间环境中。

技术挑战：虽然低轨道辐射环境总体友好，总剂量效应不强，但也需预防单粒子效 应和单粒子闩锁带来的影响，需要采用一定的抗辐照方案。目前多家公司正探索解 决方案：Axiom 尝试使用军规级加固电子设备，以应对极端环境；Lonestar 探索将 未来月球数据中心放置在地下熔岩洞中，以防辐射。