2025年太空算力行业分析报告：打破传统地天观，重构天基智能版图

突破传统地天视角，引领未来空天基础设施革命

(一)算力上天，智启星图

太空算力(Space-basedComputing)是指将具备数据处理与计算能力的设施部署于太空轨道通过星载计算载荷实现对海量数据的在轨处理、存储与传输能力。其本质是将“人工智能”嵌入卫星体系，使卫星由“感知平台”进化为“智能体”，构建具备算力、存储、通信能力的天基智能基础设施。

传统“天感地算”模式受限于星地带宽、传输时延、地面站资源等因素，大量太空遥感数据因下行瓶颈被浪费。据统计，太阳监测等科学卫星每天产生500GB的数据，但仅约20GB能回传地面，导致有效利用率不足10%。太空算力通过“天数天算”，即在太空中对卫星数据直接进行预处理、推理或训练，有效缓解带宽压力、提升信息传输效率、缩短决策响应时间，赋能更多高实时性任务，具备广泛的战略价值与应用前景。目前，太空算力设施主要通过发射搭载智能计算载荷的AI卫星、构建在轨数据中心(太空计算节点)等方式实现，支持数据计算、AI训练与推理、通信链路构建、数据存储等功能，亦可为地面或其他卫星提供算力服务。

天基计算体系正在经历从“天感地算”到“天数天算”、再到“天地一体协同计算”的演进阶段:

1. 天数地算(传统阶段)

传统卫星系统采集的数据需通过有限的星地链路传输至地面，再进行集中处理。受限于通信窗口、带宽瓶颈与天基算力缺失，大量遥感数据存在传输延迟大、处理周期长的问题，部分应用时效甚至达数天甚至数周，制约了遥感、监测等高频任务的发展。

2.天数天算(当前技术突破阶段)

通过引入星载AI芯片、边缘计算模块等智能载荷，卫星具备基础在轨处理能力。通过“以算代传”，可大幅减少原始数据的下行需求。例如，森林火灾监测中，将AI模型部署至星端，可将响应时延从小时级缩短至分钟级甚至秒级，实现更快的态势感知与指令响应，是当前“0到1”的核心技术突破。

3. 天地一体协同计算(未来构想阶段)

随着星链、星算等星座计划推进，未来将构建星间通信、星地联通的协同网络，打造覆盖全球的分布式在轨算力体系。地面与星端计算将协同运行，实现“地数天算”“天数地用”等灵活调度模式，为全球智能应用提供广泛支持，推动天基智能从“1到100”的规模化落地。

随着星载智能系统不断演进，已有多个成熟的商业化场景正在快速落地，覆盖民用、国防、通信与空间安全等多个领域:

环境监测与灾害预警:通过星载模型对遥感图像实时分析，实现高频、低时延的灾害预警。例如，OrbitalSidekick的能源管线监测星座，OroraTech与谷歌联合打造的野火监测星座，均已具备组网运营能力。

国防安全与战场指挥:在战术情报、ISR(情报、监视、侦察)与BMC3(作战管理与指挥控制)等系统中，星载智能可实现快速目标识别与战场态势评估。代表项目包括Palantir的“行星级时敏情报系统”，以及美国太空军正在推进的国防太空架构(PWSA)。

通信优化与星座管理:智能算法可实现星间自主避障、链路动态调度、星座自组网等功能，增强大型卫星通信系统的运维效率与安全性。例如SpaceX的星链(Starlink)及其军用版本“星盾”均已批量部署。

太空交通与空间态势感知:星载智能可实现太空垃圾监测、轨道态势预判等功能，为在轨服务与清障提供基础支撑。LeoLabs已可提供商业化太空交通管理服务，欧空局资助的Clearspace-1项目也将在不久后验证清障能力。

天基数据中心构建:太空计算中心作为新兴模式,正推动云计算节点上天部署。美国Starcloud计划通过H100构建在轨AI算力中心,我国之江实验室主导的“三体计算星座”也已成功发射12颗计算卫星，为未来构建“星上云”提供样板。

(二)“能耗-密度-扩展性”三重矛盾的关键解法

在全球人工智能快速演进的背景下，训练大模型所需的超大规模算力集群对能源供给、冷却能力以及部署效率提出了前所未有的挑战。作为突破地面算力瓶颈的创新路径,太空算力中心(OrbitalDataCenters)正逐步成为全球科技巨头与前沿企业重点关注的发展方向。相较于地面部署，太空数据中心在能源获取、热管理效率、可扩展性及建设周期等方面展现出显著优势，具备成为下一代AI基础设施的重要潜力。

首先，在能源利用效率方面，太空数据中心能够实现远超地面水平的发电能力。根据美国太空计算公司 Starcloud 发布的白皮书《WhyWe Should Train Alin Space》，其轨道太阳能系统的容量因子(即实际发电效率)可超过95%，显著高于美国地面太阳能项目24%的中位值，以及北欧等温带地区低于10%的水平。该优势主要源于太空环境不存在昼夜交替、天气扰动与大气散射影响，且可实现太阳能板持续以最优角度对准太阳。在发电效率提升的同时，轨道太阳能的边际成本亦具备显著竞争力:根据Starcloud测算，若按每瓦S0.03的太阳能电池材料成本、10年折旧周期计算，并假设每次发射可部署40MW算力及配套能源系统，则其折算后单位电价可低至S0.002/kWh。相比之下，美国、英国与日本当前地面批发电价分别为$0,045/kWh$0.06/kWh和S0.17/kWh。由此可见，太空算力中心的自供电系统将实现比发达经济体电价低20至80倍的边际发电成本，在电力已成为AI模型训练核心成本要素的背景下，这一能源优势将显著提升其经济可行性。

其次，太空具备天然优越的热管理环境。基于宇宙微波背景温度(约-270°C)和真空环境下无对流损失的特性，轨道部署可通过大面积可展开式散热器，有效排出系统运行过程中产生的千兆瓦级热负荷。例如，一块面积为1平方米、温度维持在20℃的黑体散热板，其辐射功率可达838W约为太阳能单位面积发电功率的三倍。这意味着太空数据中心在不依赖高能耗冷水机制冷系统的前提下，即可达到与当代地面超大规模数据中心相当的电源使用效率(PUE)，同时也避免了地面数据中心需为极端高温环境“过配”冷却设施的问题。

最后，在可扩展性、部署效率与监管灵活性方面，轨道数据中心有效规避了地面大型能源与基础设施项目所面临的漫长审批流程、土地权属协调、电网接入难题以及环境影响评估等制度性瓶颈。未来如 GPT-6、Llama5等模型的训练或将需要部署5GW 级别的算力集群，其规模已超过美国现有最大电厂的总装机容量。在地面基础设施难以承载的背景下，轨道部署通过模块化集成、三维耦合构型及更高的光速(真空中光速较光纤快约35%)，为构建高合度、低延迟、高带宽的大规模AI训练平台提供了可行技术路径。同时，针对轨道碎片与空间安全的监管挑战，已可通过高精度避障系统、轨道信息共享机制及不受频谱管制的光通信技术实现有效应对。且由于部署轨道选址合理其对地面天文观测的影响亦可降至可接受范围之内。整体来看,太空算力以其能源效率、冷却能力、规模灵活性与部署节奏等多维优势，正成为解决A基础设施“能耗-密度-扩展性”三重矛盾的关键解法。

(三)太空算力基础设施的产业链分析

太空算力基础设施涵盖“卫星设计制造-发射部署一在轨运营一数据应用”，其产业链可划分为上游制造与发射、中游运营与地面接入、下游数据赋能与场景落地三个核心环节。

在产业链上游，卫星制造和计算载荷成为核心。当前制造主体不仅需要具备整星集成能力，还需在卫星平台(姿控、电源、结构、热控、测控系统等)基础上完成对智能计算核心(星载AI芯片、星载路由器、激光通信终端及太空操作系统等)的高效集成。这一趋势正带动“卫星=计算节点”的范式转变，便轨道平台具备原生智能处理与星间高速协同的能力。与此同时，火箭技术进步带来发射成本持续下降。据弗若斯特沙利文数据，2019年至2023年，中国低轨卫星发射成本已从每公斤人民币12万元降至约8万元,年复合下降率达到9.6%,为大规模星座部署提供了可行的经济基础。

中游环节是支撑“天数天算”与“地数天算”模式实现的关键枢纽，主要由在轨运营管理系统与地面接入设施构成。在卫星运营方面,传统遥测遥控系统正在向融合智能调度、数据服务与AI模型推送的一体化平台演进。测运控平台、数字孪生平台和数据服务平台构成天地算力协同的核心系统，实现对卫星任务编排、状态监测与动态资源分配。与此同时，地面设备如测控站、星地通信链路及终端网关也在不断升级，以匹配日益增长的数据带宽与低延迟传输需求。在激光通信、星间组网与数据缓存技术的支持下，“星-星-地”三层架构的网络体系正逐步形成，具备全天候、低时延、高吞吐的基础通信能力。

下游场景则是太空计算释放商业价值的落脚点,其范围由传统的遥感、导航、气象观测等领域。拓展至智慧城市、无人系统控制、边缘智能推理等高动态环境。在传统应用中，太空计算通过“在轨初处理+地面智能调度”的方式，显著提高遥感图像、农业监测、应急救援等任务的响应效率与处理质量。而在新兴应用方面，如车联网、无人机集群控制、空间态势感知等场景，对秒级延迟与自适应调度能力提出更高要求，进一步催生了“智能卫星+边缘节点”的星地协同网络。这一趋势将使卫星不仅是感知工具，更演变为具备判断与执行能力的智能终端。

三体星座国内突围，Starcloud 海外探路

(一)太空算力海外案例分析--Starcloud

美国初创公司Starcloud计划于2025年8月发射一颗冰箱大小的卫星,将为首颗搭载NVIDIAH100GPU 芯片的卫星。与此同时，美国能源部发布的数据显示,由于AI硬件普及与云服务扩张,美国数据中心用电量从2014年的58TWh增长至2023年的176TWh，占总用电量4.4%。预计到2028年，可能增至580TWh，占比升至12%。面对此类能源压力，微软、亚马逊、谷歌和Meta正加大对清洁能源的投入，希望满足未来计算需求。而轨道太阳能凭借全天候、持续供电的优势，有望彻底摆脱地面能源依赖。

目前，尽管 Starlink与Kuiper等低轨星座已部署超过8000颗卫星，但其处理能力仅限于基础路由，复杂AI任务仍需回传地面，这导致边缘计算延迟高企。相比之下，太空算力通过星载节点可将计算迁移至在轨端,显著降低车联网和无人机群控制等应用的通信延迟,并催生真正可用的“天基边缘计算”网络。Starcloud的长期目标是构建首个千兆瓦级别轨道数据中心，由4km的太阳能电池阵供电，搭载 AI芯片，并通过激光链路与Starlink、Kuiper等星座互联。这些算力卫星不仅能作为“太空缓存”预加载AI模型参数，还可将数据处理传输至国际空间站、月球基地等，实现低延迟服务。首颗“Cloud-0”功耗仅1kW，其算力据称可达国际空间站的100倍，将支持简化版本的大型模型如 Google Gemini和 OpenAl Chat GPT。

在融资方面，Starcloud已获得YCombinator共计约2100万美元投资，并正通过分阶段发射逐步实现其愿景，同时正与软银等潜在资本治谈新一轮融资，目标构建5GW级轨道数据中心，并称若获得充足资金，5年内即可实现。

业内另一家美国商业空间站企业AxiomSpace计划于2025年底前发射两颗轨道计算节点，搭载CPU与GPU，面向国防及商业通信客户提供简化AI模型服务，预计至2030年算力规模将扩张至 100千瓦。与此同时，谷歌前CEO埃里克·施密特于2024年4月收购火箭公司RelativitySpace控股权，目的正是推进数据中心上天战略;亚马逊创始人杰夫·贝索斯在创办“蓝色起源”时亦明确提出,希望将污染密集型工业逐步迁出地球,太空数据中心被其视为长期迁移路径的重要一环。2025年4月，美国参议员迈克·劳兹在山谷论坛明确提出，美国应将轨道数据中心纳入国家战略体系规划之中。

(二)太空算力国内案例分析--三体计算星座

在2025年5月，之江实验室牵头的“三体计算星座”首发任务圆满完成，此次任务成功将12颗具备在轨计算能力的智能卫星送入轨道，标志着我国首个具备整轨互联能力的太空计算星座系统正式建成初步形态，已实现从“天感地算”向“天感天算”的关键跨越。其中，之江实验室承担了首发任务星载智能计算机等太空计算软硬件和天基模型的研制工作;国星宇航主要负责智能网联卫星平台研发和整星研制工作;氨星光联则承担了激光通信终端的研制工作，未来国企之一普天科技主要是地面站的建设运营等。

本次入轨的12颗计算卫星均搭载星载智能计算系统与星间激光通信系统，实现轨道内卫星间高速互联与协同计算。单星算力最高可达744TOPS，星座总算力达到5POPS，配备30TB在轨存储资源，星间通信速率峰值高达100Gbps。卫星同步搭载业内首个80亿参数多任务天基模型，具备对L0至L4级遥感数据的在轨智能处理能力，未来还将承担异轨激光接入、天文观测等实验性任务，推动卫星智能从专用向通用方向演进。

2025年，之江实验室将联合国星宇航、智星空间、地卫二、开运联合、蓝箭鸿警、十方星链中科睿格、微纳星空等多家单位完成超过50颗计算卫星的星座部署。星座计划于2030年前后扩展至千星规模，届时总算力将突破1000POPS，超过当前全球大部分地面数据中心所能提供的计算能力，为构建新一代天基智算基础设施打下坚实基础。

在关键技术方面,之江实验室负责星载智能计算机、天基AI模型等核心软硬件的自主研发，成功实现算力从T级向P级的数量级跃升。其开发的星载高通量路由器作为星座内外通信枢纽，实现星内、星间与星地之间的百Gbps级低延迟通信互联。配套的天基分布式操作系统则对星座整体的算力、存储与网络资源进行统一调度与管理，可动态编排在轨任务与应用运行状态，进一步增强星座的自主运行与任务协同能力。

国星宇航主要承担卫星的设计、制造及发射任务。根据弗若斯特沙利文数据，按2023年收入计，公司在中国从事卫星相关业务的民营商业航天企业中位列第八，市场份额达到1.9%，是同期增速最快的商业航天企业之一。若聚焦于覆盖完整卫星价值链的企业维度，国星宇航在2023年收入排名中位居全国第二，显示出其在系统集成能力与上下游协同方面的竞争优势。此外，在AI卫星领域，公司已具备显著的先发优势。截至目前，国星宇航累计完成14次发射任务，在轨运行卫星及载荷共计33颗，按AI卫星累计发射次数计，位列中国所有民营商业航天企业之首，进一步夯实其在智能化轨道计算星座布局中的核心地位。

三体计算星座主要参与的战略合作企业中，普天科技与合作伙伴氨星光联、忆芯科技共同研发高速星间、星地通信技术，提升数据传输速率与稳定性，满足海量数据实时交互需求。其中，普天科技是全国最大的轨道交通专网通信供应商、最大的独立第三方通信规划设计院、最大的特种印制电路板制造商。公司拥有丰富的通信网络建设经验，主导卫星通信系统设计与部署，推动高安全内网基础设施建设。

忆芯科技作为国内领先的存储主控及存算AI芯片研发厂商,为“三体计算星座”建设提供宇航级存储技术及AI存算一体芯片，为构建新一代空天信息系统提供底层算力支持。忆芯科技将以自主研发的高能效PCle5.0SSD主控芯片STAR1500、高性能PCIe4.0SSD存算一体主控芯片STAR2000及整套解决方案为技术基础，为星上实时数据处理及智能决策等应用提供保障。

氦星光联自主研发的100Gbps/400Gbps激光通信终端及核心器件，将为三体计算星座构建提供可靠的数据传输保障,助力实现高带宽、低时延的星间/星地传输解决方案。氦星光联创始人表示,目前氨星光联已经在无锡建立了年产能400套激光通信终端的生产线，每个月生产30多套，能够满足计算太空计算卫星星座后续的发射需求。针对大规模应用的组网需求，氦星光联以三体计算星座为示范载体，构建“主链+低链”混合激光网络架构:主链卫星通过100Gbps链路实现核心节点高速互联,低链卫星以 10Gbps/100Mbps 链路覆盖边缘节点,形成“高速骨干 + 灵活接入”的立体化通信网络。

当前，全球主要科技强国纷纷加快推进本国低轨卫星星座的部署进程，积极布局下一代空间通信基础设施。代表性的国际低轨卫星通信项目包括:美国的Starlink、OneWeb与Kuiper，法国的 LeoSat，以及加拿大的Telesat等。其中，Starlink与OneWeb凭借先发优势和强大的资金与技术支撑，进展最为领先。Starlink由SpaceX主导，是当前唯一进入大规模商用阶段的低轨星座项目。

中国在低轨卫星通信领域的推进同样进入快车道，政策端与产业端协同发力，持续出台一系列支持政策，推动卫星互联网成为国家“新基建”战略重点方向之一。根据“你好太空”平台发布的统计数据显示，截至目前，中国境内登记在册的卫星星座项目已达100个，规划发射卫星总量超过6万颗，显示出强烈的战略意图与产业发展潜力。其中，三大“万星星座”计划尤为引人关注，分别为:中国星网主导的GW星座、蓝箭航天推动的鸿鹄-3星座以及垣信卫星提出的千帆星座。具体来看:GW星座是中国构建自主可控星链体系的核心工程，由中国星网统筹实施，计划总计发射约13,000颗卫星,目标在未来5年内完成首批约10%的卫星部,并在2035年前实现全部卫星入轨,支撑星地融合通信网络的建设:鸿鹄-3星座由民营火箭企业蓝箭航天提出，定位于构建全球宽带卫星互联网系统，计划总发射卫星数量为12,000颗。目前已完成包括“鸿鹄号”“鸿鹄2号”等多颗实验星发射，进入系统验证阶段:千帆星座由垣信卫星主导，整体规划部署15.000颗卫星，分三阶段实施:第一阶段目标在2025年底前完成648颗卫星部署，实现区域覆盖;第二阶段至2027年底前完成全球覆盖;第三阶段则计划于2030年底前实现15,000颗卫星的全星座组网，具备手机直连与多业务融合能力。随着各大星座计划的稳步推进，中国低轨卫星通信体系正逐步成型，有望与国际头部星座实现差异化并行发展，构建独立、安全、广覆盖的新型空间信息基础设施。

太空算力地面通信运营商展望--普天科技

普天科技是一家拥有深厚技术底蕴与央企资源背景的通信综合服务商，实控人为中国电子科技集团。公司起步于中电科七所民品业务，2000年完成转制，2011年在深交所上市，是央企体系中少数具备“专网通信+智能制造”双主业能力的上市平台。公司深耕通信领域二十余年,具备贯穿“规划-设计-施工-运营”全流程的综合交付能力，广泛服务于电信运营商、政企客户及关键行业客户。其中，在轨道交通通信专网领域市占率领先，长期占据行业第一梯队;同时，公司也是国内最大的独立通信规划设计院，在公网网络规划与ICT集成方面具备突出竞争力。

除传统通信优势外,普天科技近年来持续推进“通信+数字化”转型,布局智慧水务、数字交通、北斗导航、智慧农业等新兴场景，以“通信底座+行业赋能”双轮驱动构建第二增长曲线。智慧应用板块的客户基础多为政企客户，具备一定的业绩稳定性和项目粘性。在制造端，公司是特种PCB细分市场龙头，提供从PCB设计到高端恒温时频器件的一站式解决方案，广泛应用于军工、轨交、能源等高可靠场景。随着AI算力设备、小型化卫星、星地通信等新兴硬件需求释放，公司在智能制造领域的技术能力有望进一步转化为下游突破的抓手。

普天科技正积极从传统通信服务商转型为新型空天信息基础设施建设者，其在5G、卫星通信等前沿领域具备扎实的技术积累，正全面布局面向6G与卫星互联网的技术路径与生态建设。2025年6月，普天科技携手氨星光联与忆芯科技，在之江实验室签署战略合作协议并共同设立企业联合研发中心，着力于打造“卫星制造-激光通信-芯片研发一数据运营”闭环生态。这一多方联合格局由杭州市政府与之江实验室牵头，旨在抢占“空天智算”关键技术制高点，并推动相关成果的商业化落地。公司在标准制定方面也积极参与，已加入中国通信标准化协会(CCSA)多个技术工作组，参与“空-天-地”多模式协同组网等方向的标准研究,持续提高在国家级通信标准体系中的话语权。此外，普天科技还与西电ISN联合共建实验室，聚焦天地一体化泛在信息网络方向的技术研发与人才培养，同时参与大湾区产业联盟，推动“低空经济”产业协同发展。

在具体产品层面,公司正围绕低轨卫星通信快速推进业务落地。其研发工作涵盖三个重点方向:一是聚焦低轨卫星通信终端设备,已启动多款自研产品的开发与试验;二是延展北斗定位+通信一体化应用，持续提升多场景下的位置服务能力;三是依托其在高可靠PCB制造和航空级制造工艺的长期积累，为卫星相关设备提供定制化核心部件，强化产业链垂直协同能力。

在研发投入方面，普天科技正在执行“手持机直连低轨卫星通信技术”开发项目，聚焦“无信关站”模式下的物理层与MAC层架构突破，涉及同步机制、多用户接入机制等核心通信技术，目标是实现具备基础语音与短消息通信能力的直连卫星手持终端样机。该项目将显著强化公司在卫星互联网产业链中“终端+方案”的综合交付能力，夯实其在空天地一体化整体解决方案中的产品支撑地位。

手机直连卫星的实质，是让手机终端可在无地面网络覆盖的区域，直接接入卫星网络，进行话音、短消息或低速数据通信。相较传统卫星电话设备笨重、成本高、场景受限的弊端，手机直连模式大幅拓展了卫星通信的应用边界，成为推动“个人卫星通信”走向规模化的关键突破口，该技术正成为全球通信巨头加速布局的焦点。在国内，手机直连卫星功能，目前主要依托天通一号高轨卫星移动通信系统，高轨卫星(距离地面3.6万公里)，只能实现低速语音和窄带数据，无法满足视频等宽带需求，而低轨卫星(距离地面数百公里)成为目前的新突破口。2025年4月1日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,以一箭四星方式成功将卫星互联网技术试验卫星0001至0004星送入预定轨道。此次发射的卫星互联网技术试验卫星是我国首个以手机直连低轨卫星为核心目标的在轨技术验证项目，试验卫星的主要任务包括验证区a频段通信载荷的稳定性、天地一体化网络架构的兼容性，以及手机用户终端与卫星之间的直接通信能力。当前，全球低轨卫星资源竞争激烈，国际厂商如 SpaceX、ASTS等已通过技术验证加速布局。借助我国“地面”通信产业的优势，目前国内业界已经达成的一个共识:地面产业需与卫星产业融合发展，采取“天地一体、以地带天、开放多渠道共建”的发展策略或将有望缩小中美差距。用技术标准的领先来带动产业的升级和快速发展，特别是5G的技术与标准优势、产业规模优势和成本优势(网络设备和手机)，采用5G兼容的卫星通信体制，即5GNTN，并为6G星地融地打下基础。

编辑：火腿肠