美国太空算力战略部署研究报告

[冈鼎惟咨询 美国明确政策、商业、科研机构的分工定位，依托“长期－攻坚－规模化”闭环推进太空算力发展，配套产业扶持、太空交通、军事应用等国家战略，构建支撑太空经济高质量发展的顶层推进框架 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 SpaceX、谷歌、亚马逊等全球领先的商业巨头牵头主导星链V3等重点计划，2025年起逐步布局太空算力集群与天地协同网络，覆盖低轨星座与地面节点，通过明确实施节点有序推进规模化商用服务落地。 由科技巨头与航天企业主导，聚焦规模化算力星座、太空数据中心及商业服务，是部署核心力量 星链V3太空算力升级计划 2025-2030年（技术验证与规模化周期） 2025-2028年（核心组网与服务落地周期） 2025-2030年（4-5年规模化部署周期） 核心内容 核心内容 核心内容 目标：融合低轨卫星星座与地面云服务，打造天地一体化算力体系核心方向：Kuiper卫星算力载荷集成、AWS太空-地面混合云管理商业目标：为全球用户提供低延迟在轨计算与数据处理服务 ·目标：将星链从宽带服务拓展至太空算力，构建千兆瓦级分布式太空数据中心核心方向：星舰规模化发射、星间激光链路组网、GPU算力模块集成商业目标：提供低延迟云计算服务，覆盖商业、军事、科研客户 目标：构建太阳能供电的分布式太空AI算力集群，摆脱地面能源与散热约束●核心方向：微型算力卫星星座、自研TrilliumTPU适配、天地协同AI训练应用场景：在轨AI推理、遥感数据处理、大模型协同训练 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 ·4-5年内通过星舰实现每年100GW算力部署（马斯克2025年11月宣布*星链V3卫星集成算力模块，单次发射可搭载20颗算力节点·2025年11月已协助发射搭载英伟达H100的验证卫星，完成在轨算力测试·计划2026年上半年启动V3卫星批量部署 ·Kuiper卫星集成数据处理模块，支持在轨预处理与实时响应AWS开发专属混合云平台，实现太空算力与地面资源动态调度·2028年前完成Kuiper星座核心组网，具备全球算力服务能力公众号·鼎咨询 ●2027年初发射搭载TrilliumTPU的原型卫星（与Planet公司合作)逐步扩大星座规模，形成“太空算力节点+地面云平台”协同架构目标在2030年实现太空算力支撑全球30%的AI推理任务 Starcloud等核心企业主导千兆瓦级太空数据中心等关键项目，2025年起重点攻克星载散热等核心技术难点，聚焦极端环境下的技术突破，分阶段稳步推进面向全球高算力场景需求的商用算力服务 由科技巨头与航天企业主导，聚焦规模化算力星座、太空数据中心及商业服务，是部署核心力量 规划覆盖时间 规划覆盖时间 2025-2030年（从验证到规模化周期) 2025-2030年（分阶段部署与商业化周期） 核心内容 核心内容 核心内容 ·目标：建设轨道级AI算力集群，提供低延迟在轨AI计算公共云服务·核心方向：高算力卫星部曙、英伟达H100GPU星载适配（与Crusoe合作）、解决星载GPU散热与能源供给难题商业目标：爱盖在轨AI推理、遥感数据处理、航天任务协同等场景，服务科研、商业及航天领域客户 目标：建设轨道最强算力集群，推出太空公共云服务?核心方向：高算力卫星部署、英伟达H100GPU适配、与Crusoe合作商业化·技术亮点：解决星载GPU散热与能源供给难题 ●目标：拓展地月空间算力，支撑月球资源开发与深空探测核心方向：月球抗辐射计算机部曙、地月激光通信、模块化数据中心组装 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 ·2025年11月：发射Starcloud-1卫星（搭载H100GPU），展开为期三年的在轨测试·2027年：联合推出太空GPU云服务，实现算力按需租用2030年：建成千兆瓦级太空数据中心，支撑全球商业算力需求 ●2025年初：通过IntuitiveMachines任务将小型数据中心送上月球·2030年前：建成月球大型数据中心，提供地月空间算力支持*适配月球极端环境，实现无人值守自主运维 ●2025年11月：发射Starcloud-1卫星，搭载H100GPU完成在轨算力测试；●2027年：完成3颗H100GPU算力卫星部署，联合推出太空GPU云服务；2030年：建成千兆瓦级太空数据中心，实现算力按需调度以支撑全球商业算力需求鼎咨询去秋号 美国能源部、微软等多方跨领域联合发力。推进道数据中心等重点项目。2024年起着手搭Axiom、建轨道数据中心与天地混合云架构，构建高效互联的混合云体系，分阶段逐步落地商用算力集群与服务。 由科技巨头与航天企业主导，聚焦规模化算力星座、太空数据中心及商业服务，是部署核心力量 规划覆盖时间 2024-2030年（轨道部署与商业化运营周期） 2025-2035年（十年科研效率提升周期） 核心内容 核心内容 核心内容 目标：以AI重塑科研范式，巩固美国全球AI与科研主导权●核心方向：整合联邦科学数据+国家实验室超算（英伟达/AMD硬件支持），构建“美国科学与安全平台"开发科学模型、AI智能体等商业目标：服务AI科研生态与成果转化场景，支撑超算硬件落地，覆盖美科技企业及先进制造、半导体产业 目标：构建近地轨道分布式数据中心集群，实现天地体化低延迟数存储与边缘计算·核心方向：Spacebilt轻量模块化数据舱研发、RedHat定制太空级系统、Axiom空间站联动扩舱体·商业目标：服务航天数据处理、遥感实时分析、金融灾备储存等场景，爱盖航天/商业遥感/高端金融客户 。目标：构建天地一体化混合云算力网络，实现地面Azure云与近地轨道设施的低延迟数据协同、算力调度；·核心方向：洛克希德·马丁提供轨道通信载荷/平台，微软适配Azure云至太空环境，开发天地无缝云服务工具商业目标：服务航天任务、遥感分析等场景，提供在轨数据处理服务，爱盖航天及商业遥感企业 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 关键举措与时间节点 ●2025年底前：完成国家科技挑战清单、联邦资源盘点与数据整合2026年中：评估实验室AI能力，展示平台初步运行并解决1项国家科技挑战长期推进：与英伟达/AMD升级超算，2035年前提升美科研生产力 ·2024年6月：签署Spacebilt舱体+RedHat系统合作协议；·2025-2026年：完成ODC原型舱地面测试，部署首个在轨功能模块：2028-2030年：完成模块组网并启动商业服务，建成8模块分布式集群 ·2024年9月：发布计划并签署轨道平台合作协议*2025-2026年：完成天地数据传输测试，部著首个在轨云算力节点2028-2029年：完成5节点组网实现全球调度，升级算力至百TOPS支持在轨AI场景 NASA携手相关科技企业推进太空高性能计算（HPSC）等科研计划，2022年起持续攻关核心技术并开展在轨测试验证，聚焦前沿技术研发与应用，为后续规模化部署筑牢技术根基。 整合全球各类太空算力部署实践，乡综合梳理NASA合作项目、星盾计划、CruSoe太空云等典型案例最终形成商业驱动、天地协同、AI赋能的核心布局特征，凸显行业发展的核心趋势 其他重要部署与协同机构 筑牢算力根基美国太空算力分上游、中游及保障环节：上游由英伟达等牵头做星载硬件、卫星集成等。中游靠SpaceX等搭建星间通信网络、运营在轨节点，）成为算力中枢，分工明确推进部署 美国太空部署算力 上游：核心硬件与基础支撑 太空算力的“根基” &中游：在轨运营与网络构建 太空算力的“中枢” 负责提供适配太空环境的算力硬件、卫星平台、发射服务及能源/热控等关键组件是部署的基础前提 ，核心是搭建天地一体化通信网络、运营在轨算力节点，实现算力调度与数据传输 美国太空算力下游覆盖商业、军事等场景。谷歌等提供定制化算力服务实现价值转化；保障环节中NASA等攻关技术、国防部定标准，I以研发支撑与政策协同助力产业规模化落地 美国太空部署算力 ）下游：应用服务与场景落地太空算力的“价值出口” 研发支撑与政策协同太空算力的“保障” ·提供技术研发支持、政策引导及标准制定，助力产业规模化发展 。面向商业、军事、科研等领域提供定制化算力服务，实现技术商业化变现 通过强抗辐射美国太空算力上游技术聚焦硬件适配，分抗辐射芯片、卫星集成等四类，英伟达等牵头。封装、节点轻量化等创新，突破太空极端环境下的硬件可靠与性能瓶颈。 基于美国太空算力部署的四大产业环节，核心技术可对应划分为硬件适配技术、网络通信技术、运营调度技术、场景应用技术四大类，每类技术均围绕太空极端环境适配高效协同运作、商业化落地三大目标实现关键创新 上游硬件适配技术一一支撑算力部署的“硬核基础” 聚焦太空极端环境（真空、辐射、温差、微重力）下的硬件可靠性与性能突破，是算力落地的前提 卫星平台与载荷集成技术 抗辐射星载芯片技术 高效能源与热控技术 低成本大规模发射技术 提升算力卫星/数据中心的入轨效率，降低部署成本 适配太空辐射环境CPU/GPU/TPU研发，解决单粒子翻转、辐射损伤等问题 研发适配算力部署的卫星平台，优化热控、结构支撑与能源分配 太空太阳能供电优化与极端温度管理，保障算力持续输出 技术定义 技术定义 技术定义 技术定义 •SpacexULA·蓝色起源 • Maxar• Axiom Space·洛克希德·马丁 牵头单位 牵头单位 牵头单位 牵头单位 关键创新点 关键创新点 关键创新点 美国I太空算力中游技术聚焦网络通信含星间激光链路等三类，SpaceX等牵头，通过高速激光通信双模通信等创新，搭建高速低延迟的天地网络，支撑分布式算力协同 基于美国太空算力部署的四大产业环节，核心技术可对应划分为硬件适配技术、网络通信技术、运营调度技术、场景应用技术四大类，每类技术均围绕太空极端环境适配高效协同运作、商业化落地三大目标实现关键创新 中游网络通信技术算力调度的“天地桥梁” 。构建高速、低延迟的星间／天地通信网络，解决算力数据传输瓶颈，支撑分布式算力协同 星间激光链路技术 天地一体化通信技术 天地协同云架构技术 ·太空算力与地面系统的数据回传与指令下发，解决大气干扰、远距离传输衰减问题 ·星间高速数据传输与组网，实现分布式算力节点的协同调度 技术定义 技术定义 牵头单位 牵头单位 资源智能调度：AWS打造“太空-地面混合云管理平台”，自动分配在轨算力与地面资源，延迟敏感任务，优先调用太空算力分布式AI算力集群：谷歌“捕日者计划采用“分布式AI算力集群架构”，星载TPU与地面数据中心协同训练，模型训练效率提升2倍边端计算与模型优化：边缘计算与云协同优化，在轨预处理数据后仅回传关键结果，降低传输荧宽需求鼎雌咨询公众号元万 关键创新点 关键创新点 Axiom等牵头。美国太空算力下游技术围绕运营与应用，含在轨调度、太空AI适配等四类。通过智能调度、模型轻量化等创新、实现算力在商业、军事等地月场景的商业化落地 基于美国太空算力部署的四大产业环节，核心技术可对应划分为硬件适配技术、网络通信技术、运营调度技术、场景应用技术四大类，每类技术均围绕太空极端环境适配高效协同运作、商业化落地三大目标实现关键创新 下游运营与应用技术算力价值转化的“核心引擎” 聚焦在轨运维、算力调度与场景适配，实现技术商业化与实用化落地 地月空间算力技术 月球数据中心建设与地月通信适配，拓展地月空间算力覆盖 *轨道数据中心运维、算力资源动态分配与任务管理 技术定义 技术定义 牵头单位 美国太空算力研发支撑技术分技术验证与标准制定，NASA等牵头。通过在轨测试、地面模拟验证硬件可行性，同时制定接口、安全等标准，为产业规模化提供底层保障 基于美国太空算力部署的四大产业环节，核心技术可对应划分为硬件适配技术、网络通信技术、运营调度技术