当遥感(gan)数据(ju)从不够用转变为用不完，传统地面处理模式已(yi)无法应对，亟需将计(ji)算能力移至太空，在轨完成智能筛选与实时处理。王建宇认为，算力星座将重(zhong)塑对地观测的服(fu)务流程(cheng)，推动卫星从过去单纯的数据(ju)采(cai)集(ji)器进化为在轨实时处理的太空智能终端(duan)，开(kai)启全球范围内的感(gan)、传、知、用一体化实时感(gan)知新范式。

当前，天基(ji)计(ji)算正从概念走向现(xian)实。国(guo)际上，总部位于西雅图的初创企(qi)业Starcloud成功发射搭载英伟(wei)达(da)H100芯片的实验卫星。谷歌等科技巨头宣布太空数据(ju)中心建设计(ji)划，英伟(wei)达(da)最近也发布了太空计(ji)算模块。马(ma)斯克(ke)旗下SpaceX已(yi)向美国(guo)联邦(bang)通信委(wei)员会申请在近地轨道部署多(duo)达(da)100万颗卫星的轨道数据(ju)中心星座，希望利用太阳能为AI数据(ju)中心供(gong)电，马(ma)斯克(ke)还酝酿在月球建造AI卫星工厂。

在国(guo)内，中国(guo)科学(xue)院和中国(guo)工程(cheng)院两(liang)院院士李德仁领导推进通信、导航、遥感(gan)、计(ji)算一体化的“东方慧眼”空天信息实时智能服(fu)务系统。2024年(nian)，“东方慧眼”星座实现(xian)了首个(ge)国(guo)产化通用CPU+NPU架构(gou)上天，并在随后(hou)通过地面上注的方式完成了遥感(gan)大模型在轨推理。2025年(nian)，之江实验室三体计(ji)算星座首发12颗计(ji)算卫星入轨，经过9个(ge)月在轨测试，三体计(ji)算星座首发任务形成组网(wang)、计(ji)算、模型部署、科学(xue)载荷在轨验证等四(si)大核心能力。

中国(guo)信通院云计(ji)算部主(zhu)任马(ma)飞表示，太空计(ji)算是继通信、导航、遥感(gan)之后(hou)的新一代天基(ji)信息服(fu)务能力，也是关乎未来(lai)空间战略制高点的核心领域。将算力部署在轨，实现(xian)数据(ju)“即采(cai)即算、按需下传”是破解星地传输带(dai)宽瓶(ping)颈、提升服(fu)务时效性的必由之路，也是从“天数地算”迈向“天数天算”乃至“地数天算”的关键一跃(yue)。

王建宇认为，轨道数据(ju)中心是商业航天的下一个(ge)算力战场，天基(ji)计(ji)算将开(kai)启遥感(gan)对地观测从数据(ju)洪流到价值(zhi)涌现(xian)的范式变革。未来(lai)将实现(xian)卫星采(cai)集(ji)、星上AI实时处理、信息下行(xing)至用户的空间计(ji)算模式，在轨就能实现(xian)智能解译，延迟(chi)时间在分钟级(ji)别。研究星上实时智能处理新方法，有望满(man)足灾害(hai)监测、应急响应对分钟级(ji)管控、智能化服(fu)务的迫切需求(qiu)。

在太空建设数据(ju)中心是否划算？

值(zhi)得(de)注意的是，当前太空算力中心尚不具备规模化建设的技术与商业化基(ji)础，需保持战略敏捷，以(yi)真实的场景和需求(qiu)为牵(qian)引，逐步实现(xian)规模化投入和商业化闭环。

在器件(jian)研发上，中国(guo)工程(cheng)院院士孙凝晖表示，要想设计(ji)太空数据(ju)中心，元器件(jian)和计(ji)算机体系结构(gou)必须保证算力可拓展，选择高性能器件(jian)是必然路径。他建议两(liang)路并行(xing)，一是基(ji)于纯商业芯片，另一条路径是研发太空原生的抗辐照高性能芯片。孙凝晖表示，要抓住变道机遇，建立太空信息处理设施的RISC-V体系，通过专用体系结构(gou)、芯粒集(ji)成等新技术，弥补我国(guo)商业芯片性能落后(hou)的现(xian)状。

在散热方面，地面数据(ju)中心通过空气对流和液冷(leng)系统实现(xian)高效散热，而(er)真空环境中的太空数据(ju)中心无法通过对流方式散热，仅依靠辐射散热。为解决太空数据(ju)中心的散热问题，孙凝晖认为，要发展新型液冷(leng)等散发方法，开(kai)发高导热系数材料、新型辐射散热结构(gou)及热算一体设计(ji)。

太空数据(ju)中心设想的支持者认为，太空优势(shi)显(xian)而(er)易(yi)见，来(lai)自太阳的能源无限且免费。亚(ya)马(ma)逊创始人杰夫·贝佐斯认为，太空数据(ju)中心在轨道上飞行(xing)，由太阳提供(gong)动力，“这些庞大的训练集(ji)群在太空建造会更(geng)理想，因为那里有24小时不间断的太阳能。”

地面数据(ju)中心有电网(wang)等成熟的供(gong)电基(ji)础设施，而(er)太空数据(ju)中心的能源主(zhu)要依赖于太阳能。1KW级(ji)传统刚(gang)性太阳阵列展开(kai)面积约3.3-5平方米，一台8卡(ka)H100服(fu)务器持续工作需要大约56平方米的太阳阵列，一个(ge)万卡(ka)数据(ju)中心则需要大约7万平方米的太阳阵列。而(er)建设太空数据(ju)中心的主(zhu)要成本包括总发射成本和机器成本。在太空建设数据(ju)中心划算与否，取决于单位发射成本。SpaceX通过高频(pin)次的可回收发射，在2035年(nian)前有望将单位发射成本降至1400元/公斤。因此，未来(lai)也需要降低火箭发射成本，同时探索发展新型光(guang)伏材料等关键技术。

此外，多(duo)星组网(wang)形成太空算力集(ji)群，协同完成大规模计(ji)算任务，但挑(tiao)战在于，卫星高速运(yun)动导致网(wang)络拓扑秒级(ji)变化，任务调度与容(rong)错极其复(fu)杂。王建宇认为，可探索星座级(ji)智能调度系统，构(gou)建分布式星座协同计(ji)算架构(gou)。

对于太空中的大模型训练，上海创智学(xue)院教授邱锡(xi)鹏表示，地面大模型可以(yi)集(ji)中上万卡(ka)同时协同训练，而(er)天上的卫星是高度动态的网(wang)络，节点间的连接频(pin)繁通断，传输延迟(chi)显(xian)著(zhu)，每颗卫星只能用本地数据(ju)训练，学(xue)到的往往是片面、局部的知识，因此必须攻克(ke)利用碎片化知识汇聚(ju)成全局智能的挑(tiao)战，在高动态网(wang)络下实现(xian)分布式协同训练。

当然，卫星寿命有限，仅在2024年(nian)，马(ma)斯克(ke)的“星链(lian)”就有300多(duo)颗卫星坠毁(hui)。星间卫星不断更(geng)替(ti)，个(ge)体能力差(cha)异大，邱锡(xi)鹏表示，如何在这种情况下让(rang)新加(jia)入的卫星快速融入智能体系，避免全体失(shi)调、知识断层，也是亟需攻关的挑(tiao)战。

中国(guo)天基(ji)计(ji)算多(duo)地开(kai)花

通过国(guo)家队引领、地缘协同、多(duo)元创新，当前，中国(guo)天基(ji)计(ji)算构(gou)建成京沪杭“铁三角”核心与多(duo)地协同生态。北(bei)京聚(ju)焦原始创新与火箭集(ji)聚(ju)，杭州打造智能算法软硬融合(he)高地，而(er)上海的优势(shi)则是构(gou)建全产业链(lian)天基(ji)算力枢(shu)纽。

为抢占未来(lai)产业机遇，上海通过布局关键技术攻关任务、引进培育优质企(qi)业、加(jia)速天基(ji)算力应用场景落地，在天基(ji)计(ji)算领域的布局已(yi)初具雏(chu)形，坐落在上海松江G60的卫星数字(zi)工厂，已(yi)实现(xian)1.5天生产一颗卫星的工业化产能。

上海市科学(xue)技术委(wei)员会副主(zhu)任屈(qu)炜表示，当前全球科技创新密集(ji)活跃(yue)，天基(ji)计(ji)算正加(jia)速从技术探索向规模化部署演进。国(guo)际方面，众多(duo)航天、智算科技领军企(qi)业纷纷布局，标志天基(ji)计(ji)算正从概念走向现(xian)实、从单星智能迈向天地协同。国(guo)内在天基(ji)计(ji)算领域也有一些积极的探索实践。上海将未来(lai)产业作为培育新质生产力、推动高质量发展的重(zhong)要抓手(shou)。在此背景下，市科委(wei)聚(ju)焦天基(ji)计(ji)算领域计(ji)算、能源、散热、传输等共性技术瓶(ping)颈，统筹布局攻关任务，发挥链(lian)主(zhu)企(qi)业引领作用，加(jia)快形成体系化能力，推动航天、计(ji)算、AI等技术与生态融合(he)，推进天基(ji)计(ji)算标准体系建设与产业生态完善。

为整合(he)产学(xue)研用资源，强化协同创新，上海成立“天算技术与产业生态联盟”筹备组，推动形成要素集(ji)聚(ju)、优势(shi)互(hu)补、共建共享的产业生态格(ge)局。在天基(ji)计(ji)算标准体系方面，马(ma)飞介绍，当前，各(ge)家厂商的星载计(ji)算平台在架构(gou)、接口、互(hu)联协议等方面各(ge)不相同，形成孤岛(dao)。计(ji)算生态的不统一导致“通导遥”应用无法跨平台移植和协同，也缺乏统一的星间计(ji)算协同协议与任务调度的接口，使得(de)构(gou)建全球一体高效调度的太空算力互(hu)联网(wang)困难重(zhong)重(zhong)。

“我们在卫星制造与发射能力上已(yi)处于世界前列，但在决定未来(lai)产业生态和竞争力的天基(ji)计(ji)算标准上仍然亟待开(kai)发。”马(ma)飞表示，没有统一的标准就没有互(hu)联互(hu)通的生态，就无法实现(xian)成本的降低和应用的繁荣。加(jia)速构(gou)建与国(guo)际接轨、自主(zhu)完整的天基(ji)计(ji)算标准体系已(yi)不是要不要做的选择题，而(er)是必须要做的紧迫任务。目前天基(ji)计(ji)算标准工作组已(yi)正式成立，该工作组旨在构(gou)建引领全国(guo)、对接国(guo)际的规范体系，为天基(ji)计(ji)算产业高质量发展提供(gong)统一的技术遵循与标准化支撑。