算力大戰(zhàn)從地面延伸至太空，是風口還是泡沫？

5月14日，我國國星宇航在全球首發(fā)12顆計算衛(wèi)星，目標實現(xiàn)2800顆算力衛(wèi)星組網(wǎng)，并與地面超100個算力中心互聯(lián)互通。

10月3日，亞馬遜創(chuàng)始人貝佐斯提出未來10到20年將在軌構(gòu)建千兆瓦級的AI算力集群，并判斷將在成本上擊敗地球數(shù)據(jù)中心。

11月3日，美國初創(chuàng)企業(yè)Starcloud與SpaceX合作，將搭載英偉達H100 GPU和谷歌Gemini大模型的衛(wèi)星送入軌道，計劃開展AI計算負載、零重力熱管理、太陽能供電集成等測試。

11月5日，谷歌CEO皮查伊宣布啟動“捕日計劃”，計劃2027年與Planet Labs合作發(fā)射兩顆原型衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星攜帶4個TPU，驗證太空軌道大規(guī)模計算能力。

11月9日，SpaceX創(chuàng)始人馬斯克稱，大規(guī)模部署太陽能AI衛(wèi)星是實現(xiàn)每年1太瓦AI算力部署的唯一路徑，早前也表示星艦及星鏈V3衛(wèi)星為大規(guī)模部署太陽能AI衛(wèi)星創(chuàng)造條件。

11月14日，華為施學良博士在6G發(fā)展大會提出“全球AI發(fā)展的電力需求為衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)中心帶來新價值”。

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近半年來，全球太空算力產(chǎn)業(yè)動態(tài)頻繁，頭部企業(yè)基于節(jié)能降耗、業(yè)務創(chuàng)新等共識，探索將數(shù)據(jù)中心部署至太空，目前處于技術(shù)驗證培育初期，對于如何真正從“天數(shù)地算”轉(zhuǎn)向“天數(shù)天算”，有待產(chǎn)學研協(xié)同解決技術(shù)標準、商業(yè)模式、安全合規(guī)等問題。

太空算力是什么？

AI大模型所需算力每兩年15-16倍速度增長，對能源消耗也呈現(xiàn)指數(shù)級增長。國際能源署預測，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量將達到945太瓦時，略超日本當前全國用電量。若不采取措施，2035年訓練頂級大模型消耗能源可能接近全球電力總供應量。

對此，太空算力概念應運而生，即把具備數(shù)據(jù)處理與計算能力的星載載荷部署于太空,實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的在軌處理、存儲與傳輸。根據(jù)預測1，2029年在軌數(shù)據(jù)中心及平臺市場規(guī)模將分別達到17.7億美元、28億美元，較地面數(shù)據(jù)中心有如下優(yōu)勢：

實現(xiàn)節(jié)能降耗。地球同步軌道能量利用率可達99%，高于地面（40%），能夠減少電能消耗；此外太空環(huán)境接近絕對零度（-270℃），真空環(huán)境有利于被動散熱，減少水冷等方式水能源消耗。

降低運營成本。地面數(shù)據(jù)中心受限各國能源許可與環(huán)保政策，投產(chǎn)運營周期長。軌道數(shù)據(jù)中心可在6-12個月完成部署，隨衛(wèi)星發(fā)射成本走低，一個40兆瓦級軌道數(shù)據(jù)中心運營10年總成本約820萬美元2，僅為地面等規(guī)模數(shù)據(jù)中心1/20。

通過“天數(shù)天算”解決實時遙感、太空觀測等業(yè)務場景現(xiàn)實痛點。全球在軌衛(wèi)星超1.5萬顆，單星日均數(shù)據(jù)量達TB級，太空算力規(guī)避傳統(tǒng)“天數(shù)地算”衛(wèi)星過頂數(shù)據(jù)傳輸時間窗及帶寬瓶頸，滿足氣象觀測、災害預警、國防軍事等突發(fā)性、實時性任務需求。

全球太空算力產(chǎn)業(yè)鏈開展差異布局，業(yè)務特色明顯

硬件廠商：聯(lián)合推進星載硬件技術(shù)驗證及研發(fā)落地。2022年，OrbitsEdge聯(lián)合HPE研發(fā)星載計算機SatFrame，通過液冷容器和輻射屏蔽加固等技術(shù)，可承受太空極端環(huán)境干擾;2025年，中科曙光與中科星圖簽約，聯(lián)合推進太空算力芯片接口規(guī)范及算網(wǎng)整機研發(fā)。

商業(yè)航天運營商：攻克星間鏈路傳輸容量、傳輸距離等技術(shù)難題，推進衛(wèi)星集群組網(wǎng)。星座級分布式計算依賴高帶寬、低延遲星間通信網(wǎng)絡。目前星鏈星間單鏈通信速率已達200Gbps，亞馬遜利用星載激光通信完成1000公里雙向100Gbps測試。

太空算力服務商：聚焦太空算力基礎設施建設與資源儲備。“星算”計劃未來具備50EOPS算力集群處理能力；美國Starcloud目標建設吉瓦級數(shù)據(jù)中心，近期發(fā)射英偉達H100計算衛(wèi)星，搭載谷歌Gemini大模型，計劃未來對接亞馬遜Kuiper等通信星座。

地面運營商及云商：以投資入股、云平臺應用等方式參與。日本SKY Perfect JSAT投資2.3億美元，與美國Planet合作建設鵜鶘低軌遙感星座，采用英偉達Jetson平臺進行在軌計算，數(shù)據(jù)處理時間縮短80%；Orange是歐盟Ascend計劃的11家參與方之一，為商業(yè)航天、科研機構(gòu)、ICT行業(yè)用戶提供公私專混多云解決方案。

ICT服務商：聚焦垂直行業(yè)星上解決方案交付。印度KaleidEO與商業(yè)遙感公司Satellogic合作，將自研AI框架部署于星載平臺，影像處理時間減少99%；開普云與國星宇航合作，將百億參數(shù)開悟大模型部署在算力衛(wèi)星，支持災害實時監(jiān)測；美國軟件公司Palantir“元星座”情報系統(tǒng)接入438顆商業(yè)衛(wèi)星，在自研Edge AI邊緣平臺整合多家模型，為美CIA、FBI、NSA等安全部門提供實時在軌監(jiān)控服務。

太空算力發(fā)展研判

太空算力從單星向算力星座演進，參與玩家持續(xù)增加。太空算力技術(shù)可行性、能源優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)，英偉達、谷歌、微軟、SpaceX、亞馬遜等大廠動作頻頻，驅(qū)動全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈跟隨，加速算力星座組網(wǎng)。

太空算力缺少成熟商業(yè)模式，有待應用場景培育。國星宇航9月首次聯(lián)合佳都科技完成在軌交通路網(wǎng)分析試商用；Starcloud仍處于在軌驗證階段；歐洲Ascend計劃建設周期超25年，不確定風險多。

中短期內(nèi)“天數(shù)地算”仍為主流。太空算力與地面算力規(guī)模仍差距較大，中短期主要應用在軍事、應急等實時遙感監(jiān)控場景。我國可搶抓產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前窗口期，開展標準、安全、硬件等技術(shù)驗證，儲備技術(shù)能力。

長期看，太空算力將成為AI能源主要解決方案。算力衛(wèi)星所需太陽能電池板、儲能電池等技術(shù)亟待突破。鈣鈦礦太陽能電池憑借高效率、輕量化、低成本優(yōu)勢，有望推動太空算力成本降低，目前我國上海港灣完成應用驗證，在軌穩(wěn)定運行超三個月。