太空新基建：算力上星，重塑数字地球未来

1、太空算力行业定义及发展历程

太空算力是指依托部署在卫星、空间站等航天器平台上的高性能计算硬件与智能软件，在太空环境中实现数据采集、在轨实时处理、智能信息提取与分发的新型能力基础设施。作为构建“智能星座”与“轨道数据中心”的核心，它深度融合航天工程、高性能计算与人工智能技术，旨在形成天基信息获取、处理与服务的闭环，推动空间信息应用从传统的“数据下行”向“信息下行”乃至“知识下行”的根本性范式变革，是建设国家空间信息基础设施、发展数字经济的关键战略性组成。

行业发展历程

资料来源：普华有策

2、太空算力行业产业链分析

太空算力行业产业链综述

资料来源：普华有策

3、太空算力行业发展主要驱动因素

（1）国家战略与政策强力驱动

我国“十四五”规划将空天信息纳入新基建，《“十四五”数字经济发展规划》明确发展卫星互联网，2024年政府工作报告首次提出打造商业航天等新增长引擎。国家层面对太空资产和数字主权的战略重视，为太空算力产业发展提供了明确的顶层设计、资源倾斜（频谱、轨道）和市场准入支持，创造了空前有利的政策环境。

（2）技术融合突破性驱动

人工智能（特别是轻量化大模型）、高性能低功耗计算芯片（如存算一体）、高速激光通信（400Gbps以上）、以及可重复使用火箭技术的成熟与交叉融合，使得在受限的太空环境中部署强大算力并从经济上实现规模化成为可能。AI技术是提升算力“智力”的核心，直接决定了在轨信息提取的深度和价值。

（3）市场需求迫切性驱动

国防安全领域对全球实时态势感知、弹性天基指挥控制的需求；民用领域对自然灾害分钟级响应、全球无死角通信（手机直连）、精准农业、智慧城市管理的数据智能需求；科学探索对深空探测器自主决策的需求，共同构成了对太空算力的刚性、多样化且快速增长的市场需求，这是产业发展的根本动力。

（4）经济成本可行性驱动

SpaceX等企业将火箭发射成本降低了一个数量级（目标达数百美元/公斤），并推动卫星制造的批量化、模块化，使得部署和维护大型计算星座的总拥有成本（TCO）大幅下降，商业模式从“不可想象”变为“可计算、可盈利”，吸引了大规模商业资本进入。

（5）能源与环境禀赋的战略性驱动

太空拥有近乎无限的太阳能（强度高于地面）和接近绝对零度的冷黑背景，为高功耗、高散热的超大规模AI计算提供了理想的绿色能源和天然散热池。这驱动了像谷歌“逐日计划”这样的前瞻性构想，使“太空数据中心”可能成为未来解决全球AI算力能耗瓶颈的战略选项。

4、太空算力行业主要壁垒构成

（1）极高的技术与工程壁垒

核心在于宇航级硬件的抗辐射、耐极端与高可靠技术，涵盖设计至封装全链条，复杂度高。同时，星地协同的系统工程，如大功率散热、高可靠软件及天地一体化资源调度，需多学科融合与长期经验积累。

（2）资金与规模壁垒

从数亿人民币的研发、数千万至上亿的单次发射，到部署成百上千颗卫星构建全球网络，总投资高达数百亿乃至数千亿元。唯有具备强大资本或国家支持的参与者方能入局，新进入者难以承受巨额亏损与漫长回报周期。

（3）政策与合规壁垒

太空活动受国际法与地缘政治深度影响。频谱与轨道资源需在ITU框架下激烈竞争，先占先得。此外，涉及数据主权、出口管制等多重监管，供应链安全与合规运营面临复杂国际规则挑战。

（4）在轨运维与安全壁垒

在轨设施维护、升级异常困难，依赖强大地面测控、自主恢复系统及未来的在轨服务能力。同时，空间网络安全威胁严峻，需持续防护通信干扰、网络攻击等，保障服务连续性与数据安全。

（5）市场竞争与生态壁垒

先行者凭借规模、用户与品牌优势，易形成“赢家通吃”格局。后来者需在性能、成本及生态上实现差异化突破。构建繁荣的开发者与应用生态是商业化的关键，亦需长期投入。

北京普华有策信息咨询有限公司《“十五五”太空算力行业深度研究及趋势前景预测报告》对太空算力这一新兴战略行业进行了系统性剖析。文档首先界定了行业内涵，将其定位为融合航天、高性能计算与AI的新型天基信息基础设施。报告核心围绕产业链展开，详细拆解了上游（抗辐射芯片、卫星平台）、中游（平台集成、发射运营）与下游（遥感智能、通信增强、太空云等应用）的关键环节、技术与产品。同时，深入分析了行业发展的核心驱动因素（政策、技术、需求等）与面临的主要壁垒（技术、资金、合规等），梳理了以国家队、商业民企和国际巨头为主的竞争生态，并涵盖了支撑体系、政策监管及资本环境。最终，通过全景扫描为“十五五”期间的行业趋势判断与发展路径提供了扎实的研究基础与决策参考。

目录

摘要

定义及发展历程

产业链总结

驱动因素总结

第1章 上游：基础硬件、核心组件与关键技术

1.1 星载/空间计算硬件

1.1.1 抗辐射/耐空间环境计算芯片

1.1.1.1 通用计算芯片：抗辐射CPU、GPU（如NVIDIA Jetson系列、H100、Blackwell；谷歌TPU，特别是第七代Ironwood及未来的Trillium代）

1.1.1.2 专用AI加速芯片/ASIC：用于在轨AI推理与训练的专用处理器

1.1.1.3 存算一体芯片：如亿芯科技提供的宇航级存算一体主控芯片

1.1.2 高可靠存储设备

1.1.2.1 大容量在轨存储器：抗辐射固态硬盘（SSD），容量达TB级（如30TB）

1.1.2.2 高稳定性内存：耐极端温度、抗辐射的星载内存

1.1.3 计算模块与系统集成

1.1.3.1 星载智能计算机/服务器：集成计算芯片的完整在轨计算单元（如搭载H100的“太空AI服务器”）

1.1.3.2 高集成度计算载荷：与卫星平台深度集成的算力模块

1.1.3.3 星载网络设备：星载高通量路由器、网络交换机

1.2 航天器平台、动力与配套子系统

1.2.1 卫星/空间平台制造

1.2.1.1 平台结构与机构：卫星结构件、展开机构、3D打印组件

1.2.1.2 高效热控系统：针对计算单元的大面积辐射散热器、两相流体回路、热管等

1.2.1.3 高功率能源系统：高效太阳能电池阵（太空太阳能效率为地面1.4倍以上）、锂离子蓄电池

1.2.1.4 姿态轨道控制子系统（AOCS）：反作用轮、推力器、星敏感器等

1.2.2 通信与数传子系统

1.2.2.1 高速激光通信终端：100Gbps/400Gbps星间激光终端（如氢星光联产品）

1.2.2.2 高速射频数传系统：Ka/Ku波段相控阵天线、高功率发射机

1.2.2.3 一体化通信载荷：支持星间、星地灵活切换的多功能通信载荷

1.3 基础软件、设计工具与AI模型

1.3.1 航天级设计与开发软件

1.3.1.1 星载软件工程环境：嵌入式实时操作系统、星载中间件

1.3.1.2 专用设计工具：抗辐射芯片的EDA工具、系统仿真软件

1.3.1.3 天基分布式操作系统：用于星座算力、存储与网络资源统一调度的核心软件

1.3.2 系统仿真、测试与AI算法

1.3.2.1 环境仿真与测试平台：空间辐射、热真空、力学环境仿真与测试系统

1.3.2.2 在轨任务模拟器：用于验证在轨处理算法和任务流程

1.3.2.3 星载AI模型与算法：轻量化、抗辐射的AI模型（如80亿参数多任务天基模型），用于遥感解译、目标识别等

第2章 中游：平台集成、发射、运营与网络

2.1 太空算力平台集成与制造

2.1.1 计算载荷集成与测试

2.1.1.1 系统集成：计算硬件、软件与卫星平台的总体集成

2.1.1.2 专业测试验证：环境可靠性测试（辐射、热真空等）、功能性能测试

2.1.2 专用计算卫星/平台研制

2.1.2.1 智能计算卫星：具备原生算力的卫星（如“三体计算星座”单星，744 TOPS）

2.1.2.2 轨道数据中心节点：专为算力设计的太空设施（如Starcloud、Axiom Space规划）

2.1.2.3 在轨组装与维护技术：用于未来大型太空数据中心的在轨建造、升级与维修

2.2 发射与运输服务

2.2.1 商业发射服务商

2.2.1.1 一次性运载火箭：提供多样化载荷发射服务

2.2.1.2 可重复使用火箭：大幅降低发射成本的关键（如SpaceX猎鹰9号，单位成本约0.87万元/kg）

2.2.2 在轨交付与运输

2.2.2.1 轨道部署服务：将卫星或平台精确送入预定轨道（如700-800公里晨昏轨道）

2.2.2.2 在轨运输服务：未来可能出现的轨道间运输器

2.3 在轨运营、管控与网络服务

2.3.1 星座任务管理与控制

2.3.1.1 任务规划与上注：计算任务、AI模型的动态上注与编排

2.3.1.2 在轨状态维护：软件更新、故障诊断与修复

2.3.2 计算资源管理与运营平台

2.3.2.1 资源管理平台：天地一体化计算、存储、网络资源的虚拟化与池化管理

2.3.2.2 商业化运营平台：算力计费、服务开通、监控与计费系统

2.3.3 天地一体化网络运营

2.3.3.1 网络管控中心：“星-星-地”三层融合网络的路由、调度与优化

2.3.3.2 空间网络安全服务：星地通信加密、入侵检测、安全防护

2.3.4 地面站与测控网络

2.3.4.1 地面站建设与运营：测控站、信关站网络（如普天科技参与）

2.3.4.2 测控与数据服务平台：测控平台、数字孪生平台、数据服务平台

第3章 下游：应用服务、解决方案与商业化场景

3.1 对地观测与遥感智能服务

3.1.1 实时/准实时信息提取

3.1.1.1 灾害应急响应：森林火点、洪涝、地震灾害的分钟级监测与评估

3.1.1.2 环境与安全监测：污染物排放、非法捕捞、边境安全监控

3.1.1.3 国防与情报应用：高价值移动目标识别、战场态势实时生成

3.1.2 数据产品增值服务

3.1.2.1 标准化数据产品：在轨生成的校正后影像、专题图产品

3.1.2.2 行业解决方案：面向农业、林业、保险、城市规划的定制化分析报告

3.2 通信、导航与物联网增强服务

3.2.1 智能星上通信处理

3.2.1.1 内容缓存与分发：在卫星节点缓存热点内容，降低回传延迟

3.2.1.2 星上网络功能虚拟化：实现灵活的网络功能部署与管理

3.2.2 导航增强与完好性监测

3.2.2.1 实时精密单点定位服务：通过星上处理播发高精度改正数

3.2.2.2 全球完好性预警：对导航信号进行在轨监测与异常告警

3.2.3 手机直连卫星与物联网服务

3.2.3.1 双向短信与语音服务：基于3GPP NTN标准，实现手机直连低轨卫星

3.2.3.2 全球物联数据回传：为远洋、航空、野外设备提供广域低功耗连接

3.3 深空探测与空间科学应用

3.3.1 深空探测器自主管理

3.3.1.1 科学数据智能筛选：在轨识别并优先下传关键科学数据

3.3.1.2 自主任务规划：根据探测目标动态调整观测计划

3.3.2 在轨科学实验支持

3.3.2.1 实验数据实时处理：在空间站或实验卫星上即时分析实验结果，指导实验调整

3.4 前沿与未来商业模式

3.4.1 太空云计算与AI即服务

3.4.1.1 轨道弹性算力租赁：提供按需使用的太空算力资源

3.4.1.2 太空AI模型训练：利用太空能源与散热优势，开展大规模绿色AI训练（如Starcloud、谷歌“逐日计划”愿景）

3.4.2 太空数字孪生与元宇宙

3.4.2.1 全球实时数字孪生体：融合多源遥感数据，构建并动态更新高精度地球数字模型

3.4.3 国防与战略级应用

3.4.3.1 天基情报、监视与侦察：构建覆盖全球、响应迅捷的智能ISR网络

3.4.3.2 弹性天基指挥控制：具备强生存能力和自主决策支持的天基C2节点

第4章 支撑、服务与监管体系

4.1 测试、认证与标准服务

4.1.1 环境可靠性测试与认证

4.1.1.1 专业测试服务：提供辐射、热真空、力学等全套环境试验与认证

4.1.2 技术标准与协议制定

4.1.2.1 接口与互联标准：星载计算硬件接口、高速内部总线标准

4.1.2.2 网络与服务标准：天地一体化计算网络协议、算力服务API标准（由CCSA、ITU等组织推动）

4.2 数据、安全与中介服务

4.2.1 数据安全与合规服务

4.2.1.1 星上数据安全：星载数据加密、可信计算模块

4.2.1.2 数据治理与合规：数据主权咨询、跨境数据流动合规方案

4.2.2 产业联盟与中介平台

4.2.2.1 产业协同组织：太空算力创新联合体、产业联盟（如北京太空数据中心创新联合体）

4.2.2.2 市场交易平台：算力、数据、频谱资源的交易与撮合平台雏形

4.3 政策、法规与监管

4.3.1 国内政策与规划

4.3.1.1 资源管理政策：频谱与轨道资源申报、协调与管理（工信部牵头）

4.3.1.2 产业发展政策：商业航天高质量发展行动计划、纳入国家新基建规划

4.3.1.3 行业准入与监管：卫星互联网业务准入、数据安全管理办法

4.3.2 国际规则与地缘政治

4.3.2.1 国际规则博弈：ITU框架下的轨道频谱“先占先得”竞争

4.3.2.2 空间安全与治理：空间碎片减缓、太空交通管理国际规则制定

4.3.2.3 出口管制与制裁风险：高性能计算芯片、航天技术的国际贸易管制

4.4 资本、金融与保险服务

4.4.1 投融资服务

4.4.1.1 风险投资与私募股权：支持早期技术研发与初创公司（如Starcloud融资案例）

4.4.1.2 战略投资与产业基金：国家队、大型科技企业的产业资本布局

4.4.2 保险与风险管理服务

4.4.2.1 航天专属保险：发射险、在轨寿命险、第三者责任险

4.4.2.2 新兴风险保险：在轨服务保险、网络安全保险

第5章 产业生态与代表力量

5.1 国家队与大型央企

5.1.1 系统总体单位

5.1.1.1 中国星网：国家空间信息基础设施核心运营商，主导GW星座

5.1.1.2 航天科技、科工集团：承担国家重大工程，提供卫星平台、发射服务

5.1.2 核心配套与运营单位

5.1.2.1 中电科集团：提供芯片、组件、系统集成与运营服务（如普天科技）

5.1.2.2 国家级科研机构：之江实验室等，负责前沿技术研究与核心系统开发

5.2 商业航天民营企业

5.2.1 卫星制造与星座运营商

5.2.1.1 平台制造与发射：国星宇航、蓝箭航天（鸿鹄星座）、星河动力等

5.2.1.2 通信星座运营：时空道宇（吉利未来出行星座）、银河航天等

5.2.2 关键部件与技术创新企业

5.2.2.1 核心硬件：氢星光联（激光终端）、亿芯科技（存算芯片）、微纳星空（卫星平台）

5.2.2.2 软件与算法：中科星图、航天宏图、世纪空间等，专注数据处理与应用

5.3 国际科技巨头与初创公司

5.3.1 美国领先企业

5.3.1.1 星座运营商：SpaceX (Starlink)、Amazon (Kuiper)、OneWeb

5.3.1.2 算力设施提供商：Starcloud（轨道AI数据中心）、Axiom Space（商业空间站算力）

5.3.1.3 科技巨头：Google (“逐日计划”)、Microsoft (Azure Space)、英伟达 (太空计算芯片与生态)

5.3.2 其他国际参与者

5.3.2.1 欧洲：空客、ESA支持的项目，如LeoSat（已暂停）等

5.3.2.2 加拿大：Telesat Lightspeed 星座

第6章 行业研究结论及建议