Elon Musk：擴(kuò)大Starlink V3規(guī)模，進(jìn)軍太空算力

作者 | Alpha Engineer

近日，馬斯克在X上表示，SpaceX將擴(kuò)大Starlink V3衛(wèi)星規(guī)模，著手在太空建設(shè)數(shù)據(jù)中心，應(yīng)對(duì)AI時(shí)代算力資源不足的問(wèn)題。

什么？算力真的要上天了？

今天我們就來(lái)聊聊“太空算力”這個(gè)話題，老規(guī)矩 用 AlphaEngine 來(lái)解讀 。

（1）馬斯克豪言： 擴(kuò)大 V3 衛(wèi)星規(guī)模，進(jìn)軍太空算力

隨著人工智能對(duì)算力需求的大幅增長(zhǎng)，人們對(duì)太空算力（S pace-based Data Centers ）的興趣也在急劇上升。

今年 5 月，前谷歌首席執(zhí)行官 Eric Schmidt接任 Relativity Space CEO，布局太空算力領(lǐng)域。

10月，亞馬遜創(chuàng)始人 Jeff Bezos公開(kāi)表示，未來(lái) 10 至 20 年內(nèi)將在太空建造吉瓦級(jí)數(shù)據(jù)中心。

就在前日，科技媒體 Ars 報(bào)道了 “自主組裝技術(shù)有望在太空建造大型數(shù)據(jù)中心” 的相關(guān)內(nèi)容后，馬斯克在社交平臺(tái) X 上回應(yīng)稱，星鏈（Starlink）衛(wèi)星可用于該用途。

他在 X 平臺(tái)上表示：“只需擴(kuò)大星鏈 V3 衛(wèi)星的規(guī)模即可實(shí)現(xiàn)，這類衛(wèi)星配備高速激光鏈路，SpaceX將會(huì)推進(jìn)這項(xiàng)工作。”

馬斯克對(duì)太空算力的關(guān)注，大幅提升了這個(gè)新興行業(yè)的關(guān)注度。

SpaceX 目前的星鏈 V2 迷你衛(wèi)星，最大下行容量約為 100 Gbps，而 V3 衛(wèi)星的容量預(yù)計(jì)將提升 10 倍，達(dá)到 1 Tbps。

SpaceX 計(jì)劃每次用 “星艦”（Starship）發(fā)射數(shù)十顆星鏈 V3 衛(wèi)星，這些發(fā)射最早可能在 2026 年上半年進(jìn)行。

（2）太空算力中心的獨(dú)特價(jià)值

太空算力中心指的是部署于太空軌道的模塊化算力基礎(chǔ)設(shè)施，其本質(zhì)是將數(shù)據(jù)中心從地面遷移至太空。

它通過(guò)搭載高性能計(jì)算載荷，旨在實(shí)現(xiàn)“天數(shù)天算”的核心處理模式，即在軌直接處理衛(wèi)星等平臺(tái)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，從而從根本上突破地面算力因能源、土地等因素面臨的物理擴(kuò)張瓶頸。

面對(duì)2030年全球AIDC電力需求將高達(dá)347GW的嚴(yán)峻預(yù)測(cè)，太空算力中心展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

在能源消耗方面，通過(guò)部署高效太陽(yáng)能電池陣列，太空算力中心可利用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電，其單位面積發(fā)電量是地面的5倍，實(shí)現(xiàn)了能源的在軌自給，徹底擺脫了對(duì)地面電網(wǎng)的依賴。

在散熱方面，利用太空背陽(yáng)面零下270攝氏度的極寒真空環(huán)境進(jìn)行高效輻射散熱，其散熱效率是地面的3倍，無(wú)需消耗寶貴的水資源，從根本上解決了地面數(shù)據(jù)中心已趨近物理極限的散熱挑戰(zhàn)。

（3）從“ 天感地算”到“ 天數(shù)天算 ”

太空算力中心通過(guò)構(gòu)建“在軌處理+按需下傳”的新范式，顛覆了傳統(tǒng)“天感地算”的數(shù)據(jù)處理流程。

在傳統(tǒng)模式下，衛(wèi)星采集的海量原始數(shù)據(jù)需全部傳回地面，但受限于星地通信帶寬，數(shù)據(jù)傳輸效率低下且成本高昂，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)積壓或被舍棄。

太空算力中心通過(guò)在軌完成數(shù)據(jù)清洗、分析與智能提取，僅將最有價(jià)值的分析結(jié)果和決策信息回傳地面，實(shí)現(xiàn)“天數(shù)天算”。

Starcloud規(guī)劃發(fā)射的首顆 AI 衛(wèi)星就頗具代表性，它將搭載 H100 芯片，核心功能是處理航天器與空間站每日產(chǎn)生的數(shù) TB 原始數(shù)據(jù)。

該衛(wèi)星能對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，具體可覆蓋合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)解析、深空射電信號(hào)處理等場(chǎng)景，這一設(shè)計(jì)直接繞開(kāi)了地面數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題。

無(wú)獨(dú)有偶，之江實(shí)驗(yàn)室打造的 “三體計(jì)算星座” 同樣聚焦太空計(jì)算，該星座由 12 顆計(jì)算衛(wèi)星組成，不僅實(shí)現(xiàn)了整軌衛(wèi)星間的互聯(lián)互通，還具備完整的太空在軌計(jì)算能力。

其中單顆衛(wèi)星的算力可達(dá) 744TOPS（即每秒萬(wàn)億次運(yùn)算），星間激光通信速率最高能達(dá)到 100Gbps，可高效支撐災(zāi)害監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)等對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的任務(wù)。

圖：三體計(jì)算星座發(fā)射規(guī)劃，民生證券，AlphaEngine

（4）太空算力中心 vs 傳統(tǒng)地面數(shù)據(jù)中心

太空算力中心 相較于傳統(tǒng)地面數(shù)據(jù)中心，在技術(shù)架構(gòu)、成本結(jié)構(gòu)、部署模式、能源效率及可擴(kuò)展性等核心維度展現(xiàn)出顛覆性優(yōu)勢(shì)。

圖：太空算力中心的優(yōu)劣勢(shì)，AlphaEngine

尤其在成本結(jié)構(gòu)方面，太空算力中心具備顯著優(yōu)勢(shì) 。

以40兆瓦集群運(yùn)營(yíng)10年為目標(biāo)，如果采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，10年運(yùn)營(yíng)成本約1.67億美元，其中能源消耗高達(dá)1.4億美元，冷卻費(fèi)用約700萬(wàn)美元。

而要完成同樣的目標(biāo)，采用太空算力的總支出預(yù)計(jì)只有820萬(wàn)美元。

其中最大的一塊成本是“一次性發(fā)射成本”，約500萬(wàn)美元，其次是太陽(yáng)能陣列成本，約200萬(wàn)美元，長(zhǎng)期能源依靠太陽(yáng)能直接提供，能源成本幾乎為零。

圖：太空算力的成本結(jié)構(gòu)，StarCloud，AlphaEngine

（5）從天方夜譚到產(chǎn)業(yè)落地：太空算力的五大技術(shù)挑戰(zhàn)

批評(píng)者認(rèn)為太空算力屬于天方夜譚，存在過(guò)高的技術(shù)門檻，事實(shí)真的如此嗎？我們來(lái)研究下太空算力目前存在的技術(shù)難題。

首先是抗輻射與硬件可靠性挑戰(zhàn) 。

太空中的極端輻射環(huán)境對(duì)計(jì)算硬件構(gòu)成直接威脅。

地球軌道上的算力節(jié)點(diǎn)需應(yīng)對(duì)宇宙射線、單粒子效應(yīng)（SEU）和單粒子閂鎖（SEL）等輻射問(wèn)題，這些會(huì)導(dǎo)致芯片邏輯錯(cuò)誤或永久性損壞。

因此，太空算力的建設(shè)需采用軍規(guī)級(jí)加固電子設(shè)備或冗余備份系統(tǒng)，比如Axiom Space嘗試使用軍規(guī)級(jí)設(shè)備應(yīng)對(duì)輻射環(huán)境，Lonestar探索將未來(lái)月球數(shù)據(jù)中心放置在地下熔巖洞中以防輻射。

同時(shí)需設(shè)計(jì)多套計(jì)算模塊備份，形成硬件冗余，以應(yīng)對(duì)單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。

第二個(gè)難題是散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

盡管太空的真空環(huán)境提供了高效的輻射散熱條件，但高功率芯片（如GPU）的熱管理仍面臨難題。

真空環(huán)境無(wú)法通過(guò)空氣對(duì)流散熱，需依賴熱管或流體回路將熱量傳導(dǎo)至輻冷板，再通過(guò)紅外輻射散熱。

比如Starcloud的高算力衛(wèi)星需結(jié)合液冷與大型散熱翼板的混合方案。

然而高功率設(shè)備（如AI芯片）的散熱系統(tǒng)需要更大的輻冷板面積，導(dǎo)致衛(wèi)星重量增加，進(jìn)而推高發(fā)射成本。

第三個(gè)技術(shù)難題在于能源供給的穩(wěn)定性 。

雖然太空太陽(yáng)能效率高于地面（高出2-3倍），但是“陰影區(qū)供電”是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

衛(wèi)星在軌道陰影區(qū)需依賴儲(chǔ)能電池維持運(yùn)行，儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量與壽命是關(guān)鍵限制因素。

為解決這個(gè)問(wèn)題， Starcloud計(jì)劃構(gòu)建5公里×4公里的太陽(yáng)能電池陣列，如此 大規(guī)模電池陣列需要突破巨型結(jié)構(gòu)的在軌部署技術(shù)。

圖： 太陽(yáng)永久照明軌道示意圖（全年跟隨晨昏線）

第四個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是通信瓶頸與自主運(yùn)維 。

星間與星地的通信存在延遲，依賴激光通信實(shí)現(xiàn)低延遲互聯(lián)（如Starcloud與星鏈的激光鏈路），但仍需克服大氣干擾和長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)衰減。

與此同時(shí)，太空算力中心長(zhǎng)期無(wú)人運(yùn)維，需開(kāi)發(fā)適應(yīng)太空環(huán)境的輕量級(jí)容器化軟件平臺(tái)，支持在軌自主決策與故障修復(fù)。

第五個(gè)挑戰(zhàn)在于發(fā)射成本與規(guī)?；渴?。

盡管可復(fù)用火箭（如SpaceX的Starlink發(fā)射技術(shù)）降低了單次發(fā)射成本，但千兆瓦級(jí)數(shù)據(jù)中心（如Starcloud的5GW項(xiàng)目）仍需大規(guī)模組網(wǎng)，總成本仍較高。

長(zhǎng)期來(lái)看，低軌空間的擁擠問(wèn)題可能影響散熱效率與部署位置選擇。

（6）太空算力的主要參與者

目前太空算力處于早期探索階段，主要玩家包含創(chuàng)業(yè)公司及科技巨頭。

創(chuàng)業(yè)公司代表有Starcloud（原 Lumen Orbit）、Axiom Space、Lonestar 等。

其中 Starcloud是 太空算力先鋒，專注于軌道數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

公司計(jì)劃發(fā)射全球首顆搭載NVIDIA H100芯片的AI衛(wèi)星“Cloud-0”，目標(biāo)構(gòu)建千兆瓦級(jí)軌道數(shù)據(jù)中心，其H100芯片組在零重力環(huán)境中的計(jì)算性能預(yù)計(jì)為國(guó)際空間站的100倍。

除創(chuàng)業(yè)公司外，科技巨頭也紛紛在太空算力領(lǐng)域進(jìn)行布局。

NVIDIA通過(guò)Inception項(xiàng)目與Starcloud合作，推動(dòng)軌道數(shù)據(jù)中心衛(wèi)星部署，2025年計(jì)劃發(fā)射首顆搭載H100芯片的衛(wèi)星，支持高密度計(jì)算任務(wù)。

Amazon的Project Kuiper計(jì)劃于2026年中期在澳大利亞推出低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，與Starlink競(jìng)爭(zhēng)。

2025年公司已成功發(fā)射首批27顆衛(wèi)星， 采用 Atlas V 火箭 ，未來(lái)計(jì)劃結(jié)合AWS邊緣計(jì)算能力部署在軌AI數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)。

Microsoft與SpaceX合作推出Azure Space計(jì)劃，通過(guò)Starlink衛(wèi)星提供全球云服務(wù)接入，并規(guī)劃在軌測(cè)試衛(wèi)星為美國(guó)政府部署新軟件和硬件，目前Azure Orbital Cloud Access功能已進(jìn)入預(yù)覽階段。

Meta則聯(lián)合英偉達(dá)、惠普推出“Space Llama”項(xiàng)目，為國(guó)際空間站提供AI科研支持，實(shí)時(shí)分析宇航員需求并優(yōu)化操作流程。

SpaceX作為太空算力領(lǐng)域最具潛力的玩家，其Starlink星座已大規(guī)模部署低軌衛(wèi)星，并推進(jìn)星間激光鏈路技術(shù)。

（7）太空算力的產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

太空算力產(chǎn)業(yè)鏈的上游為發(fā)射入軌環(huán)節(jié)， 是將算力基礎(chǔ)設(shè)施送入軌道的先決條件 ，具體包括衛(wèi)星制造商以及發(fā)射服務(wù)提供商。

衛(wèi)星制造商涉及的公司有Maxar、Thales Alenia、Airbus Defence、Lockheed Martin 等；

提供發(fā)射服務(wù)的主要公司包括SpaceX（獵鷹系列火箭）、Rocket Lab、Blue Origin、ULA、Arianespace等。

中游包括提供耐空間環(huán)境的算力硬件和支持星間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，承擔(dān)著太空算力的 神經(jīng)中樞職能 。

星座網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商主要有 SpaceX、 OneWeb、 Kepler、Hughes Network Systems這幾家。

?除此之外， 在軌算力的模塊化基礎(chǔ)設(shè)施提供商也是產(chǎn)業(yè)中游的重要組成部分，比如Axiom Space、Loft Orbital、Skyloom等。

太空算力的產(chǎn)業(yè)鏈下游主要負(fù)責(zé)通過(guò) 多樣化應(yīng)用將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，具體包括 地球觀測(cè)服務(wù)（ Planet Labs ）、 通信服務(wù)（ Iridium Communications、 Globalstar ）、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域，篇幅所限，這里不做更多展開(kāi)。

圖：太空算力產(chǎn)業(yè)鏈公司一覽表，國(guó)盛證券，AlphaEngine