隨著國內多個太空算力行業組織與機構成立、算力星座規劃陸續出爐,太空算力正從理論暢想、資本市場的熱門概念,走向實際的產業布局。
上海證券報記者采訪了解到,AI潛在的算力缺口、商業航天的發展以及全球新的競爭格局催生太空算力需求,促使各類主體積極布局。作為一項“超級系統工程”,太空算力涉及鏈條長、覆蓋領域多,目前尚有諸多攻堅難點,標準體系亦不健全。不過,專家認為,較之技術,如何實現商業閉環才是太空算力發展的最大挑戰,技術攻關與場景商業化拓展將共同決定其規?;涞毓澴唷?/p>
太空算力進入產業化落地前夜
近期,太空數智基礎設施聯合攻關體、北京太空智算研究院、北京市首個太空算力產業創新中心、中國計算機行業協會太空計算工作委員會相繼成立,旨在加快構建太空算力產業生態、聯合攻關技術瓶頸、推動多個天基算力規劃走向落地。
今年5月,云計算服務商優刻得作為首批成員單位,加入上海太空算力產業生態伙伴計劃。優刻得副總裁劉杰接受記者采訪說:“太空算力已從概念驗證階段進入產業化落地的前夜。整個產業鏈條長、參與主體多、技術門檻高,單靠一家企業無法獨立完成,必須通過產業協同來推進?!?/p>
多方面因素推動太空算力的布局需求。劉杰認為:一是供需層面,當前AI算力需求大幅增長,地面數據中心供給受物理條件限制,太空算力可以突破這些限制,成為算力供給的新增量;二是技術層面,隨著商業航天的發展,衛星制造、發射、在軌運維等基礎能力開始成熟,太空算力的問題從“能不能做”變成了“怎么做更劃算”;三是全球競爭層面,各國已開展太空算力競爭,今年初SpaceX申請發射包含100萬顆衛星的軌道數據中心網絡,我國也必須加快布局搶占頻軌戰略資源。
受訪者均認為,在AI發展浪潮下,算力需求存在長期缺口,當下更應解決的是如何提供更多高品質、高可靠的算力,而非探討需要多少算力,要以戰略的眼光適度超前布局。
嗅到新機遇,企業搶灘落子太空算力賽道。中國計算機行業協會太空計算工作委員會一經成立,已收到100余家單位的入會申請,覆蓋抗輻照芯片、太空計算整機設備、供電散熱系統、數據傳輸系統、星座設施、航天發射等領域。
今年3月,商業航天頭部企業星際榮耀100%持股的上海星際榮耀天基算力科技有限責任公司(以下簡稱“星際天算”)注冊成立,將業務版圖從火箭制造發射向衛星運營、天基數據與算力服務的全產業鏈及高附加值領域延伸。
星際榮耀副總經理謝紅軍對記者表示,太空應用在未來商業航天的市場份額中占比最大,也是全鏈條實現商業閉環的關鍵,而火箭運力則是目前產業鏈條上最大的卡點和成本所在。從運力環節向下游頗具潛力的算力應用布局,星際榮耀具有明顯優勢,有望打造公司未來的第二增長極。
“行業組織與機構密集成立的背后,反映出政府層面對太空算力發展碎片化的擔憂,有助于在產業起步初期起到整體規劃和資源整合作用?!鄙虾I鐣茖W院信息研究所副所長丁波濤告訴記者。
“超級系統工程”面臨技術與標準挑戰
太空算力是一個橫跨航天、能源、通信、計算等多個領域的“超級系統工程”,各關鍵領域均存在攻堅難點。同時,作為新興產業,太空算力行業標準體系尚不健全,各星座架構、接口、協議不統一,難以互聯互通,亟需“標準先行”高效協同上下游。
謝紅軍說,星際天算定位于算力星座建設與運營者,成立以來,啟動了天基算力星座、分布式計算系統等頂層研究,開展了演示驗證平臺及算力載荷工程化的攻關和論證,后續將擇機啟動試驗驗證星研制?!皩πl星平臺能力的拓展研究和工程驗證,將直接影響整個分布式算力網絡算力密度和服務品質。”
運力不足是天基算力基礎設施建設的最大堵點。從當前的成本結構來看,建設天基數據中心和地面數據中心尚存在較大的差距。謝紅軍認為,隨著可重復使用火箭從試驗階段走向規?;l射,運力成本將持續降低,未來五年內有望看到天基算力建設成本低于地面算力。進入運維階段后,前者在能源、散熱等方面的成本優勢則將更凸顯。
“太空算力的最終交付形態是太空云?!眲⒔苷f,將分散在數百顆甚至數千顆衛星上的計算資源整合為一個統一的云平臺,對外提供彈性算力服務,這需要解決在軌資源的虛擬化、動態調度、任務分配、故障切換等一系列問題。不過,優刻得在全球多區域統一調度、跨節點容災切換等方面,積累了豐富的實踐,這些能力可以復用到太空云平臺的架構設計中。
此外,太空輻射、溫度環境嚴苛,對于芯片等算力硬件的穩定性有新的要求,目前尚無產品實現量產;高密度算力集群散熱、在軌持續供能尚無成熟商用方案;星間、星地通信易受干擾,也為海量數據的交互與傳輸帶來挑戰。
標準層面,丁波濤認為,太空算力亟需落地四方面標準:一是硬件通用標準,統一星載算力芯片、算力載荷的機械、電氣接口及性能評測規范,降低定制化研發成本;二是網絡互聯標準,制定星與星之間、星地之間通信協議與跨星座協同規范,打通不同主體星座的數據交互、算力調度壁壘;三是算力商業化標準,明確太空算力計量、計價、租賃、虛擬化調度規則,搭建標準化算力交易體系;四是安全運維標準,覆蓋星上數據安全、在軌故障自愈、空間網絡防護、軌道資源合規管理,保障產業安全、有序、可持續發展。
規模落地取決于技術攻關與應用場景拓展
太空算力正處于百花齊放的探索階段,全國各個算力星座的規劃、試驗和發射陸續啟動,包括之江實驗室的“三體計算星座”、國星宇航的“星算”計劃、軌道辰光的“926工程”晨昏軌道算力星座、上海太空算力產業生態伙伴計劃的“星樞計劃”等。其中,國星宇航與之江實驗室共同研制的全球首個太空計算星座已于2025年成功發射。
記者了解到,各星座有一定相似性,但在軌道選擇、技術路線、應用場景、商業模式等方面有所差異。“產業發展早期,多條路線并行是正?,F象,有利于加速技術迭代與應用。未來在太空計算工作委員會的統籌協調下,各區域、各條線及各網絡之間,有望形成更加明確的分工與協作機制?!倍〔f。
我國商業航天產業鏈目前尚未形成商業閉環,更長遠來看,太空算力面臨的最大難點同樣是商業閉環的實現。丁波濤認為,目前太空算力的大多數應用如防災、遠洋監測等,屬于政府或公共機構付費場景,而太空算力要實現大規模組網,必須找到高頻、高價值、可規?;逃玫膱鼍?。
“天數天算”是天基算力相對于地面算力的差異化應用之一。謝紅軍表示,如果將算法布局在太空,通信、遙感、導航等衛星應用將得以更加高效地為用戶提供高品質服務,實現“衛星即應用”。這些衛星應用的拓展和天基算力的規模化,將是一個相輔相成的過程。當前正加快布局的低軌通信網絡和天基算力網結合,將是一個必然趨勢。
例如,傳統遙感衛星的工作模式是先拍照、傳回地面、再處理分析,響應時間長。而太空算力能實現在軌數據預處理、AI訓練與推理,將響應時間從小時級壓縮至分鐘甚至秒級。
太空算力還可對地面算力形成補充。劉杰表示,對于需全球覆蓋的邊緣計算場景,太空算力可補充覆蓋地面數據中心的地理盲區。由于不受地面自然災害、緊急事件等影響,太空數據中心還可作為全球算力網絡的安全備份。
“未來實際的太空算力規模擴張既取決于技術攻關的進展,也取決于應用場景的商業化進程?!倍〔f,其發展態勢可關注三個時間節點:接下來三年左右時間仍是技術驗證期,以百顆級試驗星座的技術驗證為主;2030年左右有望開始規模化商用,形成3000顆至5000顆組網規模;2035年左右邁入成熟階段,實現按需承接地面特種算力需求,建成穩定的天地一體化算力體系。