计算机行业深度报告：太空算力：苍穹之上的下一代计算范式

太空算力：苍穹之上的下一代计算范式 2025年12月30日 增持（维持） 证券分析师王紫敬执业证书：S0600521080005021-60199781wangzj@dwzq.com.cn证券分析师王世杰 执业证书：S0600523080004wangshijie@dwzq.com.cn ◼太空算力是构建于地球轨道上的下一代分布式计算范式。将数据中心的核心硬件部署于太空，形成轨道级AI基础设施，实现数据在采集源头完成处理与分析，从而将卫星从传统的“数据下行中继”升级为可自主决策的“在轨智能体”。 ◼产业发展的根本驱动力在于突破地面算力的物理与资源极限。当前，人工智能算力需求的爆发式增长，使得地面数据中心在电力供给、散热冷却及土地空间等方面遭遇刚性约束。太空环境所独有的近乎无限的太阳能、接近绝对零度的天然散热场以及灵活的模块化部署能力，为系统性解决上述瓶颈提供了革命性的方案。 ◼太空算力正成为大国算力博弈中的新焦点。中国方面以国家实验室和航天央企为核心，注重体系化建设与自主可控，已推出“三体计算星座”等具有世界级技术水平的天基计算系统。美国方面则由科技巨头与初创公司主导，依托其在芯片与商业航天领域的优势，积极探索多元商业模式，近期Starcloud公司成功在轨完成大语言模型训练，标志着太空AI计算迈入实质性里程碑阶段。 相关研究 ◼核心技术瓶颈突出，工程化正处于攻坚阶段。高可靠抗辐射芯片、超高速星间激光通信、巨型能源散热系统以及在轨组装维护等关键技术，仍是制约其规模化部署与商业化运营的主要挑战。 《梳理SpaceX的A股供应商》2025-12-29 《 商 业 航 天 还 有 哪 些 事 件 值 得 期待？》2025-12-21 ◼产业链条长且价值分布集中，呈现上稳中快下活的格局。上游硬件环节技术壁垒最高，涵盖卫星平台、特种芯片、能源与热管理子系统，是当前产业价值的聚集地。中游网络运营环节正加速推进星座建设与天地协同调度。下游应用市场则面向遥感分析、全球通信、科学计算与太空原生AI服务等广阔场景，持续探索价值实现路径。 ◼投资建议：太空算力产业正加速演进，作为破解全球算力资源瓶颈的核心路径，其战略价值日益凸显。当前技术路线与工程方案仍处于多元探索与快速迭代阶段，中美两国已形成各具特色的发展格局，众多科技巨头与创新企业纷纷加大投入、推进关键验证。我们认为，太空算力有望成为未来十年算力基础设施中增长最快、技术壁垒最高、也是最具颠覆性的关键领域。建议重点关注在核心环节具备技术优势与明确卡位的相关标的。 ◼相关标的：顺灏股份、上海港湾、乾照光电、长盈通、上海沪工、烽火通信、航天电子、中国卫星、优刻得等。 ◼风险提示：技术突破不及预期风险；资本开支与商业模式风险；政策与监管不确定性风险。 内容目录 1.太空算力的定义与核心架构..............................................................................................................42.太空算力破解地面算力瓶颈..............................................................................................................63.太空算力全球发展现状与规模展望..................................................................................................84.太空算力技术瓶颈与突破路径........................................................................................................115.太空算力产业链................................................................................................................................126.投资建议............................................................................................................................................147.风险提示............................................................................................................................................14 图表目录 图表1：天基计算体系.............................................................................................................................4图表2：地面边缘节点与轨道节点架构对比.........................................................................................5图表3：4公里x4公里部署的太阳能阵列和辐射................................................................................6图表4：太空算力四大优势.....................................................................................................................7图表5：单个40兆瓦集群在太空与陆地运行10年成本对比.............................................................8图表6：“三体计算星座”首轨卫星示意图...........................................................................................9图表7：Starcloud卫星的内部结构......................................................................................................10图表8：ROSA卷式柔性太阳翼...........................................................................................................12图表9：太空算力上游环节...................................................................................................................13图表10：太空算力中游环节.................................................................................................................13图表11：太空算力下游环节.................................................................................................................13 1.太空算力的定义与核心架构 太空算力是一种体系化的轨道级分布式AI架构。将服务器、AI芯片、存储设备等计算资源部署在近地轨道、地球同步轨道等太空环境，构建"太空数据中心"，实现数据采集、处理、存储与输出全流程在轨完成。 太空算力将传统的“天感地算”模式转变为“天数天算”，即卫星等太空设施能够直接在太空处理、分析数据，而无需将海量原始数据传回地面进行处理。也使卫星角色从传统的“感知平台”彻底升级为具备自主决策能力的“智能体”。 太空算力包含太空边缘计算、太空云计算和太空分布式计算三个核心层次。 太空边缘计算：在数据源头进行实时处理与过滤，最大限度减少不必要的数据下行，提升响应速度与卫星自主性。例如对遥感图像进行在轨云检测与目标初筛。 太空云计算：在太空边缘计算的基础上，通过高速互联通讯和分布式计算框架，在太空中构建云计算基础设施，提供太空环境下的弹性计算资源和服务。用户可像使用地面云服务一样，按需调用太空中的计算资源执行特定任务。 太空分布式计算：利用卫星、空间站或其他太空平台等多个分散的计算节点来执行数据处理、转发、存储和分析任务，这些计算节点通过网络连接，提供跨星数据协同，形成一个协同工作的计算网络，提升效率与性能。 太空算力在部署环境、任务复杂度和系统目标上与地面边缘计算存在本质差异，并非后者的简单升级。传统边缘计算的核心在于将算力下沉至终端附近，以降低延迟和网络传输成本为首要目的；而太空算力则将计算资源部署于架空的地球轨道上，旨在与地 面数据中心形成“去中心化+高性能”的融合架构。这不仅保留了边缘计算固有的实时响应与自主决策优势，更显著提升了任务处理的复杂度，使其具备了在轨训练AI大模型、多星协同处理遥感数据以及即时任务反馈等高级能力。 部署环境方面，太空算力需直面宇宙辐射、极端温度交变及长期无人运维等严苛挑战，而地面边缘计算则处于环境可控的机房或终端附近。 任务复杂度方面，太空算力支持高复杂度的在轨训练与协同推理，地面边缘计算侧重于本地的实时数据处理与低延迟响应。 核心目标方面，太空算力致力于构建星间高速互联的分布式网络，实现算力的动态调度与共享，以突破能源与物理空间的根本限制，而地面边缘计算主要目标在于减轻云端负载、减少网络延迟并提升终端效率。 系统架构方面，太空算力必须依赖全栈抗辐射设计、高可靠冗余与星间激光通信网络，而地面边缘计算则可基于成熟的地面IT基础设施与网络进行构建。 完整的太空算力系统由四大核心模块构成闭环。 算力模块：星载服务器集群，采用高度定制化的异构计算架构，集成经过抗辐射加固的GPU、CPU及专用AI芯片，受限于卫星平台空间与重量，算力模块常以多卡集成或紧凑型机柜形式封装。用于运行复杂的深度学习模型推理。 能源系统：是太空数据中心持续运行的动力源泉，主要由太阳能电池阵、电源控制器和储能电池三大核心组成。太阳能电池阵负责将太阳光能转换为电能；电源控制器负责调节、分配和管理整个卫星平台的电力；储能电池则在卫星运行至地球阴影区时，为关键负载提供不间断的电力保障。部署于晨昏轨道等位置可近乎实现24小时不间断日 照，且无大气层对阳光的衰减与散射，其容量因子超过95%，综合发电能力是地面的5倍以上。 散热系统：负责将算力模块产生的巨量废热高效排出至太空。其核心原理是利用太空接近-270℃的背景温度，通过热辐射方式散热。基本散热路径为：芯片热源→通过热管或泵驱两相流体回路将热量传导至卫星表面的大型辐射散热板→热量以红外辐射形式直接散发至深空。散热效率和辐冷板面积成正比，Lumen Orbit正在开发一种轻量可展开式散热器设计，是目前在太空中部署的最大散热器，其覆盖面积巨大，可以与阵列平行布置，每平方米散热器将净辐射633.08瓦。对于高功率密