太空算力分析一商业可行性国内外发展阶段及核心部件20260105

1.StarlinkV3卫星计划搭载的太空算力具体是指什么?其背后的发展动因是什么? V3卫星计划搭载太空算力单元。太空算力概念的兴起，主要源于AI大模型发展带来的巨大算力需求。业界普遍认为，随着大模型持续升级，地面算力将难以满足未来需求。 太空算力分析一商业可行性、国内外发展阶段及核心部件 1.StarlinkV3卫星计划搭载的太空算力具体是指什么?其背后的发展动因是什么? V3卫星计划搭载太空算力单元。太空算力概念的兴起，主要源于AI大模型发展带来的巨大算力需求。业界普遍认为，随着大模型持续升级，地面算力将难以满足未来需求。包括英伟达、谷歌、蓝色起源以及Starlink在内的美国科技巨头都在布局太空算力。 其主要动因有几方面:首先，地面算力中心的建设成本高昂，尤其是在能耗和冷却方面(需要大量电力和水资源)，且面临繁琐的环境审批流程。其次，卫星的制造成本和发射成本正持续降低。太空拥有免费的太阳能资源和向冷黑空间辐射的散热条件。当卫星制造和发射成本再降低一个数量级时，建设太空算力中心的成本优势将显现，可能低于地面算力中心的建设成本。 2.太空算力中心背后的商业逻辑是什么? 根据一项对比分析，一个40兆瓦级的地面算力中心，在5年寿命期内的建设与运维总成本，比在轨部署一颗同等算力卫星的成本高出约20%至40%。因此，成本的持续优化是该模式成立的关键。 3.从专业的角度看，太空算力中心的可行性如何? 太空算力的发展路径可分为几个阶段。第一阶段是“星上处理”，始于2018至2019年，由清华大学的星测未来团队、北理工、首师大等遥感团队提出。为节约星地传输带宽，他们在遥感卫星的相机后增加算力单元，对原始遥感数据进行在轨处理，只将有效数据传回地面。 第二阶段是“天数天算”，即设立专门的计算卫星。遥感卫星通过高带宽的星间激光链路，将拍摄的原始数据传输给计算卫星进行处理，处理后的结果再传回地面。目前，之江实验室的三体星座、国星宇航的星钻星座以及北邮的天算星座都在进行这方面的尝试。 第三阶段是构建大型太空算力中心，即马斯克和英伟达等公司设想的模式。国内的星空院(轨道辰光公司)也提出了类似计划，目标是在2030年建成单星发电能力达1吉瓦、算力达数千PFLOPS的太空算力中心。 4.国内太空算力中心面临哪些挑战? 这一设想目前面临诸多挑战:首先，国内当前的卫星制造和发射成本过高;其次，关键技术尚未攻克，例如实现1吉瓦发电能力需要约10公里x10公里的太阳帆板，并需掌握在轨组装技术;最后，商业模式尚不清晰，尤其是地面数据上行至太空计算再下行的成本问题。 综合来看，在未来3到5年内，中国的太空算力能力积累难以实现重大突破。“天数天算”模式，即通过星间链路将遥感数据传输至专用计算卫星进行处理，具备短期可行性。但构建大型太空算力中心，从成本、技术和商业闭环角度看，在2030年前落地的可能性不大。即便未来制造成本大幅下降，仍需解决星地通信带宽受限以及高可靠性、大容量在轨存储等技术难题。 5.国内的国星宇航做的事和太空算力是一件事么? 它就是做的“天数天算”，“天数天算”是指在卫星上进行计算处理。以国星宇航项目为例，其卫星搭载了英伟达的Orin芯片，算力达到275TOPS。该卫星通过氦星光联的激光设备建立星间链路，能够与其他同样配备激光通信载荷的遥感卫星进行通信。具体流程是，遥感卫星将数据传输至搭载算力芯片的卫星，后者在轨处理数据后，再将结果传回地面。这本质上是“天数天算”的一种应用模式。 6.以国星宇航为例，其卫星星座的表现如何? 以国星宇航为例，其“星时代”系列卫星星座目前代号已排至21。但从稳定性角度分析，存在两个问题:第一，在“星时代19”之前，其所有卫星均委托其他公司制造，表明其早期不具备自主卫星制造能力。第二，“星时代19”到“星时代21”在发射后约一至两年内，基本都已失效。因此，尽管国星宇航声称拥有超过20颗卫星，但其自主制造和在轨维持能力存在不足。 7.氦星光联具体是做什么的? 氦星光联成立于2021年，专注于新一代可商用化的激光通信技术研发与应用，致力于为卫星互联网、航天航空及地面场景提供高速、低延迟的光通信解决方案。 氦星光联核心业务聚焦于空间激光通信系统的研发与制造，产品覆盖星载激光通信终端(包括星间链路、星地链路)、地面光学站系统及相关核心光电器件，形成从核心元器件到整机系统的全产业链能力。其终端产品支持多种通信速率(如100Mbps至100Gbps)，适用于低轨导航增强星座、物联网星座及应急通信等场景。 7.氦星光联具体是做什么的? 氦星光联成立于2021年，专注于新一代可商用化的激光通信技术研发与应用，致力于为卫星互联网、航天航空及地面场景提供高速、低延迟的光通信解决方案。 氦星光联核心业务聚焦于空间激光通信系统的研发与制造，产品覆盖星载激光通信终端(包括星间链路、星地链路)、地面光学站系统及相关核心光电器件，形成从核心元器件到整机系统的全产业链能力。其终端产品支持多种通信速率(如100Mbps至100Gbps)，适用于低轨导航增强星座、物联网星座及应急通信等场景。 8.氦星光联和国星宇航是如何合作的? 氦星光联与国星宇航是战略合作伙伴，双方在多个卫星项目中开展联合研制和技术协作，推动星间激光通信技术的发展。在具体项目上，国星宇航与氦星光联联合研制了“星时代”系列卫星，其中氦星光联负责提供激光通信终端等核心载荷;在“三体计算星座”项目中，氦星光联承担星间激光通信机的研制工作，而国星宇航负责智能网联卫星平台和整星集成。 9.在算力卫星中，路由单元扮演何种角色? 星载路由系统是部署在卫星平台上的核心网络设备，负责管理星间、星地及星际数据的传输路径，通过智能算法优化数据流动，实现高效、可靠的信息交换，其核心功能在于处理卫星网络的 高动态特性，卫星高速运动导致链路频繁切换和拓扑结构快速变化，星载路由系统通过高速数据接口和智能路由算法动态选择最佳路径，减少延迟并提升吞吐量 路由单元在算力卫星中扮演着关键角色。由于算力卫星需要先接收数据才能进行计算，因此必须依赖通信链路进行数据交互，这就要求每颗算力卫星都必须搭载路由器功能以确保数据流的正确导向。剪力卫星的发展预计将引发对星载路由需求的爆发。 10.星载基站与相控阵天线之间是何种关系? 星载基站与相控阵天线则是配合关系。天线负责发射与接收微波射频信号，而基带则在微波信号模数转换(AD采样)为数字信号后，对数字信号进行处理。 11.星载路由技术与数据中心交换机技术是否存在共通性? 星载路由与数据中心交换机在技术上基本相通，主要区别在于应用的路由协议和转发协议不同。数据中心交换机主要处理算力单元间的转发，而星载路由则需处理星场规则，规范划据落地路径，并与地面路由系统协同。 11.星载路由技术与数据中心交换机技术是否存在共通性? 星载路由与数据中心交换机在技术上基本相通，主要区别在于应用的路由协议和转发协议不同。数据中心交换机主要处理算力单元间的转发，而星载路由则需处理星场规则，规范划据落地路径，并与地面路由系统协同。 12.目前哪些公司在星载路由做的比较好? 星移联信锚定卫星互联网领域，提供通信载荷系统产品与完备解决方案。星移联信已在该领域展开布局，星移联信的核心优势在于同时布局了硬件、软件和硬件的研究，尤其是在协议栈层面，由于深度理解系统测试、部署和优化，因此参与了所有相关的卫星测试。并与两方面进行接触。首先，已向国星宇航销售路由产品，国星宇航计划于2026年三四月份发射的第二线批30颗星座，其搭载的全部路由设备均由星移联信提供。其次，正在与鹏城实验室合作，探讨将其路由技术集成到鹏城实验室的剪铧单元中。 13.当前星载路由的转发容量水平如何，未来的发展趋势是怎样的? 当前星载路由的单端口通信速率已能实现从10Gbps到100Gbps，近期刚实现了200Gbps。与地面设备相比容量仍然较小。未来的趋势是向T级别容量发展。星移联信已与星网的上海院共同中标了工信部03项中的一个课题，即T级别层载路由数据技术研究，目标是分析器机车务达到1T的载荷数据。 13.当前星载路由的转发容量水平如何，未来的发展趋势是怎样的? 当前星载路由的单端口通信速率已能实现从10Gbps到100Gbps，近期刚实现了200Gbps。与地面设备相比容量仍然较小。未来的趋势是向T级别容量发展。星移联信已与星网的上海院共同中标了工信部03项中的一个课题，即T级别层载路由数据技术研究，目标是分析器机车务达到1T的载荷数据。 14.在计算载荷领域，有哪些主要参与者和代表性的算力星座项目? 在计算荷载方面，由清华大学团队孵化的星测未来处于行业领先地位，其技术源于天格计划，是该领域最早的参与者。此外，中科天焊也是该领域的从业者。当前的算力星座项目，如之江实验室的三体星座、国星宇航的星算星座，普遍采用英达的GPU芯片作为算力核心，而非研专用芯片。其他正在推进的算力星座项目还包括:由北京市科委牵头、星空院和轨道晨光实施的星座项目，以及北京邮电大学的天算星座。 15.总结下来，埃隆·马斯克推动的星上计算项目前的技术成熟度如何? 当前该项目尚不成熟。其商业逻辑建立在几个核心前提之上:首先，一旦星舰技术成熟，预计每公斤的发射成本将降至100美元，相较于中国目前约6万至7万元人民币的成本，存在两个数量级的差距，这将极大降低部署成本。 其次，卫星的制造成本也在持续下降。目前马斯克的卫星制造成本约为100万至200万美元，而国内同类成本约在3,000万人民币，差距在一半以上。基于发行与制造成本的双重下降预期，只要能解决净力芯片的辐射问题，在轨道部署中心力具备了商业可行性。 16.预计马斯克的太空算力项目和中国的同类项目分别需要多长时间才能取得实质性进展? 对于马斯克的项目，预计在星舰技术成熟后的两到三年内便可实施。对于中国的同类项目，预计在五年后可能会出现一些起色。