C114讯 11月18日消息（苡臻）2025年11月2日，英伟达H100全尺寸GPU搭载Starcloud-1卫星成功入轨的消息，彻底点燃了全球天基算力领域的热度。这颗拥有80GB显存的旗舰芯片，打破了此前Orin等边缘计算GPU主导太空算力的格局，其全尺寸设计带来的性能跃升，被业内视为迈向“太空数据中心”的里程碑式突破。马斯克接连在社交平台发文热议“太空算力”，更让这一概念迅速破圈，成为商业航天与科技圈关注的焦点。
这场算力“上天”的全球竞速，实则早已暗流涌动。今年5月，前谷歌CEO Eric Schmidt接任Relativity Space CEO布局太空算力；10月，亚马逊创始人宣布未来10-20年将打造太空吉瓦级数据中心。而我国在这场竞赛中早已抢先落子：之江实验室已成功发射全球首个太空计算卫星星座“三体计算星座”；北京邮电大学王尚广教授团队主导的天算星座也稳步推进。全球科技巨头与科研力量纷纷入局，天基算力的发展正悄然进入加速期。
为何非要“天算”？刚需驱动下的必然选择
天基算力是什么？通俗来说，是将具备数据处理能力的计算设施部署于太空轨道，通过星载计算载荷实现海量数据的在轨处理、存储与传输，让卫星从单纯的“数据采集器”进化为具备决策能力的“智能体”。其发展历程正经历从“天数地算”到“天数天算”，再到未来“天地一体协同计算”的演进。
过去，卫星采集的数据需全程传回地面处理，如今“算力上天”实现了“以算代传”，而未来更将构建天地联动的分布式算力网络，重新定义人类获取和运用太空信息的方式。
而算力为什么要“上天”？“人算不如天算”的背后，是地面算力体系难以突破的天然局限，更是太空应用从功能化走向智能化的必然要求。“算力上天”绝非技术炫技，而是解决实际痛点、打开商业蓝海的关键钥匙。
时效性困境的破解是算力上天最迫切的刚需。例如，在遥感领域，传统模式下，卫星采集的海量数据需完整传回地面，经分析处理后再反馈给用户，传输效率低下。据统计，太阳监测等科学卫星每天产生500GB的数据，但仅约20GB能回传地面，导致有效利用率不足10%。而算力驻留太空后，可直接在轨完成数据处理并输出结果，能有效缓解带宽压力、提升信息传输效率，缩短森林火灾、洪涝等紧急事件的响应速度，为救援决策争取关键时间。
同时，通信能力的跃升同样依赖算力支撑。单颗通信卫星的覆盖范围可达地面基站的上千倍，如同鸟巢演唱会需要应急通信车保障网络容量一样，太空通信要应对海量用户并发接入，必须依靠算力完成精准的资源调度与网络优化。微信通信若要突破用户规模限制，算力正是不可或缺的技术支撑。
更为关键的是商业航天的闭环难题。当前太空服务多集中于国防、应急等专业领域，难以形成大众刚需市场。正如中国信科集团副总经理、总工程师、无线移动通信全国重点实验室主任、IEEE Fellow陈山枝形象比喻“今天的卫星通信还没有走出1G时代大哥大的商业困境：终端贵、资费高、用户数量小，没有达到规模经济的门槛。”
而算力的规模化部署，有望像iPhone引爆智能机时代那样，催生太空专属的爆款应用。当太空独特信息通过算力融合产生新价值，就能形成全新商业服务形态，让商业航天从“小众赛道”走向“大众市场”。此外，在台风、泥石流等自然灾害中，地面基础设施易遭损毁，而天基算力凭借抗毁伤、超视距的独特优势，可成为保障通信与监测服务连续的“生命线”。
“算力上天”面临什么？多重挑战亟待解决
尽管天基算力前景广阔，但把高性能计算设备送入太空，远非简单的“硬件搬运”。正如业界调侃“太空需要人工智能，但人工智能似乎不太喜欢太空”，极端的太空环境与算力设备的运行需求之间，横亘着多道难以逾越的鸿沟。
在此前的采访中，中科天算创始人CEO刘垚圻就指出，太空与算力的双向融合，面临着空间辐射环境下的系统容错问题、大算力芯片散热问题、软件与算法泛化推广等多重挑战。
太空辐射是芯片的“隐形杀手”。宇宙射线中的电子、离子等粒子撞击半导体材料，会引发单粒子翻转、栓锁等问题，轻则导致数据错乱，重则造成器件烧毁。过去航天领域多采用特制的宇航级器件，但其研发验证周期长达近十年，与“摩尔定律”下地面芯片每18个月算力翻倍的节奏严重脱节，导致天上的算力水平比地面落后3-4代，算力差距达1000-10000倍。
刘垚圻指出，如今行业转而尝试商用现货（COTS），这条路风险极高——COTS芯片未经辐射防护，寿命短、故障率高，但在算力诱惑下，全球航天界已纷纷试水：NASA与HPE合作在空间站部署英伟达T4GPU，中国“极光1000”系列卫星搭载寒武纪NPU。然而，为了保障COTS器件在天上稳定运行，还需要在多个层面构建容错体系。
极限散热考验着工程设计的极限。算力与功耗始终相伴相生，英伟达A100芯片的热流密度高达36.3W/cm²，而传统航天器固体热传导的极限仅约20W/cm²。太空的真空环境让风扇、液冷等常规散热方式完全失效，且卫星向阳面温度超100℃，背阴面低至-200℃，剧烈温差进一步加剧了芯片散热压力。目前混合主动-被动冷却架构成为重要途径，对GPU等功耗大户采用流体回路强制散热，低功耗单元则通过热管传导散热，即便流体系统失效，被动部分仍能维持基础功能，但该方案的重量控制和微振动和可靠性问题仍需持续优化。
此外，软件与算法的适配性问题同样不容忽视。天基算力要实现“感知-理解-决策”的闭环，不能仅依赖硬件升级。地面成熟的AI模型难以直接适配太空的低功耗、高干扰环境，需要开发轻量化、抗干扰的专用算法。同时，星间协同计算要求算法具备动态资源调度能力，应对卫星高速移动带来的拓扑结构变化。
全球竞逐下，中国天基算力的布局与突破
在这场太空算力的全球竞赛中，中国不仅紧跟国际步伐，更在部分领域实现了先发布局，形成了科研机构、高校与企业协同攻关的产业生态。
2025年5月14日，之江实验室联合国星宇航发射全球首个太空计算卫星星座，该星座既是之江实验室“三体计算星座”的首发部分，也是国星宇航“星算”计划的核心成果。这个包含12颗计算卫星的星座，单星最高算力达744TOPS，整体具备5POPS的太空计算能力，同时搭载80亿参数的天基模型，真正实现了“算力上天、在轨组网、模型上天”。
该星座通过星载智能计算机、星间激光通信系统和天基分布式操作系统实现整轨互联，可将卫星算力从T级提升至P级，并在轨处理L0-L4级卫星数据。其协同计算能力可对全球遥感数据进行分钟级至秒级处理，应用于应急救灾、城市治理及生态环境监测等领域。按照计划，2025年完成超50颗卫星布局，2030年前后达千星规模，总算力目标1000POPS。
北京邮电大学教授王尚广怀揣着“让卫星成为带翅膀的计算机”的前瞻性梦想，带领团队联合国内优势单位，共同建设全球首个空天计算在轨试验平台——天算星座，在空天计算领域不断探索突破。2021年10月31日，北京邮电大学深圳研究院与天仪研究院签署合作协议，正式启动“天算星座”建设，计划开展智能化数字基础设施探索。2023年1月15日，首颗主星"北邮一号"发射升空，搭载星载5G核心网系统等载荷。2025年5月，第二批卫星"北邮二号""北邮三号"成功入轨，搭载太空服务器等新型载荷。
并且基于“三开”（代码公开、数据开放、系统开源）理念和“三新”（新规律的发现者、新技术的提出者和新设备的研制者）定位，天算星座已取得一系列前沿性探索成果，能实现星地AI协同推理，将在轨目标识别精度提升50%以上，卫星回传数据量减少90%以上。
企业的持续攻坚让天基算力逐步走向产业化。国星宇航自主研发的“零碳太空计算中心”在2025世界互联网大会上获评年度十大精品首发成果，其运行完全依靠太阳能供电，并利用太空极冷环境实现辐射散热，实现了零碳排运行；中科天算致力于打造“天基计算基础设施，太空算力服务支点”，突破“超算上天”“AIforSpace”核心技术，建立智能计算软硬件系统与应用服务生态。科研机构、高校与企业正推动天基算力从技术验证走向常态化商业运营。
天基算力的竞赛，本质上是未来科技话语权的争夺。当天地一体的算力网络从构想逐步落地，人类正一步步将太空从信息采集地转变为智能处理中心。这场竞赛没有终点，辐射防护的进一步突破、散热技术的革新、太空软件生态的成熟，都还需要行业长期深耕。
但可以肯定的是，随着算力与太空的深度融合，一个“天地一体协同计算”时代正在加速到来，而那些提前布局、攻克核心技术的参与者，终将在这片新蓝海中占据核心位置。 
