中国信通院：太空算力发展前瞻研究报告（2026年）

AI技术持续纵深拓展叠加低轨星座规模快速增长，催生了太空场景对实时响应、智能决策及高效服务的迫切需求。与此同时，地面算力在能源供给与广域覆盖方面的瓶颈日益凸显，促使产业界持续探索全新发展路径。将计算能力向轨道延伸，构建集在轨感知、智能处理与天地协同的“太空算力”体系，已成为当前主要国家竞相布局的战略前沿。

大国科技竞争加剧太空制权争夺

太空作为继陆、海、空之后的第四战略疆域，具备战略纵深大、太阳能资源丰富、场景时效性高等独特优势。2025年，美总统签署《确保美国太空优势》行政命令，将太空探索、开发与利用纳入国家战略体系，凸显大国对太空规则主导权的争夺意图。欧盟于2023年开展ASCEND项目可行性研究，并于2024年启动开发IRIS²低轨通信星座，落实数字主权自主可控。

低地球轨道可用轨位有限，难以承载全球巨型星座的规模化扩张需求，高价值轨位、频段组合的L/S波段和Ku/Ka波段频谱资源正接近饱和。国际电信联盟遵循“先申报、先使用”原则，使先发部署成为获取频轨资源的关键手段。截至2026年6月，SpaceX星链在轨运行卫星突破1.24万颗，占全球活跃卫星总数60%以上。低轨卫星竞争已从单一技术验证，全面升级为规模部署、先发优势与资源占位并重的战略博弈。

地面能源瓶颈推动太空算力探索

为支撑人工智能技术发展，地面算力规模持续扩大，呈现集约化、高密度特征，对区域电网乃至国家整体能源供给构成挑战。美国算力中心已面临能源短缺困境，预计到2028年美国将面临20%的电力缺口。根据中国信息通信研究院数据，2025年我国算力中心用电量为1960亿千瓦时，同比增长300亿千瓦时，增速为18.1%，高于同期全社会用电量5.0%的增速。若电力供给能力未能同步提升，现有电力系统或将难以支撑大规模智能计算集群扩容需求。

近地空间拥有近乎无限的太阳辐射资源，部署于晨昏轨道的太空算力中心年均阴影时间较短，可通过太阳能帆翼实现对计算载荷稳定供电。由于不受大气层衰减的影响，太阳辐照平均强度为1367W/m²（AM0），太阳能电池阵列的单位面积年发电量可达到地面光伏系统的7至10倍。在散热方面，太空算力中心将利用太空深冷背景，依靠对外辐射形式为计算设备进行散热，该过程无需依赖水的蒸发且不消耗额外能量。相较于地面算力中心能耗系统约占总能耗近1/3的情况，太空算力中心有望在全生命周期内实现更高质的单位算力能效比。

主要国家发展态势与战略布局

美国政府通过立法等手段激发商业航天创新活力。2025年7月至12月间，特朗普政府连续签署三份重要行政令，将算力基础设施与太空战略能力确立为核心支柱。产业层面，头部科技企业正加速推进太空算力工程化落地。2025年11月，Starcloud首颗技术验证卫星顺利入轨，搭载英伟达H100加速芯片；同月，谷歌宣布启动“逐日者计划”，计划于2030年前后部署由81颗卫星组成的AI计算集群。2026年初，SpaceX和Blue Origin分别向FCC提交发射数据中心卫星的申请，合计申报数量突破百万颗。配套芯片方面，Microchip开发的PIC64-HPSC芯片性能达到当前航天级芯片的500倍，英特尔发布代号Starfire的航天级SoC，英伟达推出Space-1 Vera Rubin太空计算模组。

中国政府层面顶层设计与阶段性目标逐步确立。2025年11月，国家航天局发布《推进商业航天高质量安全发展行动计划（2025—2027年）》，并设立商业航天司。2026年8月，工信部等七部门发布通知，在通信方向设置算力高质量发展技术等专题，涉及太空算力8项内容。地方层面，湖北省提出依托武汉国家航天产业基地打造太空边缘计算服务能力，北京市发布《太空数据中心建设规划方案》，提出“天数天算—地数天算—天基主算”三步走路线。产业层面，国星宇航、轨道辰光等企业积极投入，星际荣耀全资设立太空算力公司，长征十乙、朱雀三号相继完成一子级回收试验，三体计算星座完成在轨组网验证。

欧洲将太空算力视为关乎数字主权与战略自主的关键领域。2023年欧盟委员会启动ASCEND项目，拟于2036年前部署13座天基数据中心，总容量达10MW。2026年2月，法国NanoXplore公司与意法半导体联合推出的NG-ULTRA抗辐照SoC FPGA通过ESCC 9030认证；同年3月，比利时Edgx公司在ESA支持下完成基于英伟达平台的Sterna星载边缘AI计算机首次在轨演示。欧洲整体仍处于概念论证与小范围技术验证为核心的早期阶段，尚未形成对标中、美的商业主导力量。

太空算力技术架构演进路径

伴随卫星平台、抗辐照计算硬件、星间通信链路、可重复使用火箭等关键技术的持续突破，太空算力架构正经历从单点离散处理到分布式协同、再到资源池化与一体化调度的跃迁式演进，可划分为三个递进发展阶段。

“单星计算”阶段目前已成熟落地，将传统“数据采集终端”升级为具备自主智能处理能力的“在轨边缘计算节点”。卫星可在星上完成图像筛选、目标识别、信号解译与数据压缩，仅回传高价值分析结果，将遥感数据应用时效从小时级压缩至分钟级甚至秒级。该阶段需围绕“芯—通—电—热”集中开展技术攻关，包括星载AI处理器在强辐射环境下的算力密度保障、高可靠星间星地链路构建、大功率动态响应供电以及真空环境下的高效热排散技术。

“组网星座”阶段处于中期规模化验证期，依托星间高速链路将分散的单星算力节点互联为具备协同计算能力的分布式算力网络。同星座内多颗卫星支持分布式推理、联合解算与跨轨道面任务迁移，当单星算力不足时可调用邻近闲置节点实现任务分担。该阶段需突破动态拓扑组网、适应高动态与间歇性连接特性的分布式计算协议，以及基于AI驱动的星座级动态资源调度系统。我国三体计算星座首发任务已验证组网与在轨模型部署能力。

“天地协同”阶段为远景探索目标，旨在构建天地一体化算力服务体系。依托发射成本下降与分布式协同机制成熟，实现算力卫星的大规模批量生产与组网发射，在轨对接建成算力规模达MW级乃至GW级的太空算力中心。集成以高性能GPU、TPU、NPU、ASIC等AI加速芯片为核心的星载异构计算载荷，形成“太空算力节点—高速星地互联信息通道—地面算力节点”三级联动体系。核心挑战在于从技术验证转向常态化运营与商业服务，攻克在轨维护、设备更替以及商业化计量计费难题。

太空算力产业链上游关键环节

产业链上游涵盖算力载荷制造与发射，是太空算力系统的物理基础。

抗辐照计算设备是核心基础，空间环境效应如单粒子翻转、单粒子闩锁轻则产生计算错误，重则造成芯片烧毁。加固分为硬件加固、软件加固与系统级加固三层。目前业界针对传统DSP、FPGA芯片已有成熟经验，但面向高性能计算业务场景，我国企业采取双线并行道路。雷科空天自研太空算力AI芯片与配套软件栈，通过低开销加固设计实现高性能与抗辐照能力协同优化；观宇芯算等企业基于COTS器件开展适应性改造，解决通用芯片在星载环境中能效不足等问题。

互联与通信依靠激光、射频等方式实现。激光相比射频通信能够提供更大传输带宽，且收发终端在体积和功耗上更具优势。2026年7月，氦星光联支撑“三体计算星座”完成1000km星距宽带星间激光通信验证。星地激光通信受大气湍流干扰易产生信号衰减，中国科学院空天信息创新研究院于2026年1月成功开展120Gbps星地激光通信业务化应用实验，光邮星空提出的解决方案可有效抑制大气湍流影响，保障整体链路可用率≥95%。

供电系统需应对百千瓦级甚至兆瓦级别的功率等级。发电端砷化镓电池与硅基异质结电池并行发展，硅基异质结电池综合成本约仅为砷化镓的1/3，符合商业航天降本诉求。远期来看，柔性钙钛矿/晶硅叠层电池被视为最优解决方案。储能端正聚焦轻量化与高安全性推动固态电池技术突破。

热控系统需应对AI算力载荷长周期高负荷运行与瞬时强波动。被动式热控依托材料固有物理特性，主动热控引入机械循环装置增强工质流量。热数科技研发泵驱两相流体回路系统，兰洋科技提出“卫星主体结构机热一体化”设计，将两相流道、承力舱板与辐射散热接口高度集成。

卫星平台设计制造分为分布式集群与大型轨道设施两类路线。分布式集群由大量小型化、模块化卫星组成紧密编队，以国星宇航“星算”计划为代表，支持渐进式组网与灵活扩容。大型轨道设施采用空间站构型，以轨道辰光项目为代表，正集中攻关在轨自主相对导航与快速可靠对接等技术。

可复用火箭决定算力载荷能否低成本、高频次进入太空。2026年7月，长征十号乙运载火箭成功实现一子级海上网系捕获回收。蓝箭航天朱雀三号于2026年8月19日成功发射入轨并实现一子级陆地回收，星际荣耀双曲线三号采用通用芯级设计支持本场与航线下回收。单次回收成功不等同于具备成熟复用能力，需打通生产、发射、回收与检修维护闭环体系。

太空算力产业链中游与下游生态

中游环节包含在轨服务运营与地面保障。航天发射支持系统正从“整箭定制发射”向“标准化拼车发射”“常态化专车发射”等多元化模式演进，我国已形成覆盖内陆与沿海的发射能力网络，发射工位采用水平组装、测试、转运的“三平”快速测发模式。在轨运营保障由星座测运控与在轨运维组成，面对空间碎片环境恶化挑战，测运控技术正向智能化、自主化方向演进，并高度依赖空间机器人技术突破多模态感知与智能自主操作。算力调度与服务是中游的价值核心，星际天算提出“星上感知－星上计算－星间传输－地面应用”闭环服务模式，无锡星联体计划于2027年内依托6颗技术验证试验星完成在轨验证。

下游应用赋能是价值落地与商业化兑现的核心环节。在自然资源监测领域，遥感卫星搭载算力载荷推动遥感智能化，支撑耕地提取、林火识别及气象要素反演。在应急抢险与公共安全服务中，低轨算力卫星能够独立组网完成感知与计算任务，生成灾情态势图并在轨规划最优搜救路径，形成“平急两用”灾备体系。在全域智能互联方面，太空算力赋予在轨实时计算能力，驱动新一代信息基础设施向“天地一体、通算融合”架构演进。此外，太空算力还精准赋能国土规划与城市治理、消除低空经济监测盲区、强化空间态势航天安全保障，并通过提供全域泛在算力接入，破解具身智能在极端场景中的本地算力部署困难与通信覆盖不足等瓶颈，支撑全域自主作业能力闭环。