彭文华 刘劲松 李孟隆（国家工业信息安全发展研究中心）
摘 要：在数字化与人工智能深度融合的时代，算力成为国家核心战略资源。地面算力基础设施面临多重发展瓶颈，太空数据中心凭借独特优势将成为突破地面算力瓶颈、抢占全球算力竞争制高点的重要方向。当前，全球太空数据中心处于从技术验证向规模化部署过渡的关键竞速期，美欧凭借技术积累与生态布局实现先发领先。我国目前已实现从技术验证到工程组网的重要跨越，形成局部领跑、整体并跑、少数短板存在代差的发展格局。本文通过梳理太空数据中心发展的背景意义与全球发展现状，剖析我国建设太空数据中心面临的核心挑战，并结合自身产业基础与发展优势提出针对性对策建议，为推动我国太空数据中心高质量发展、构建天地一体算力体系提供参考。
关键词：太空数据中心；太空算力；天地一体；算力竞争；发展路径
一、引言
数字经济是全球经济发展的核心引擎，算力作为数字经济的核心生产力，其供给能力直接决定数字经济发展高度。随着人工智能大模型、大数据分析、云计算等技术快速迭代，全社会对算力的需求呈爆发式增长。地面算力基础设施面临土地资源紧张、电力供应受限、环境评价严格、自然灾害干扰等多重约束，算力供给能力与日益增长的需求之间的矛盾逐渐凸显，亟须探索新型算力基础设施建设路径。
太空数据中心是依托航天器在近地轨道等空间环境构建的分布式算力基础设施，通过在轨算力硬件、星间/天地通信、空间能源热控、天地协同调度等核心系统，实现数据的在轨存储、计算与传输。与地面数据中心相比，太空数据中心具备不受地震、洪水等自然灾害影响、无土地与环评限制、太空低温环境适配高密度计算、太阳能资源获取持续便捷等独特优势，成为全球算力基础设施建设的新赛道，也成为各国抢占算力竞争制高点的核心领域。
当前，全球太空数据中心领域正进入技术验证向规模化部署过渡的关键阶段，美国、欧洲等凭借航天技术积累、商业航天生态完善等优势率先布局，在核心技术研发、星座规模化部署、商业化模式探索等方面取得阶段性成果。我国航天事业历经多年发展，已具备坚实的技术基础与工程实践能力，在太空数据中心领域实现多点布局，“天算星座”“三体计算星座”等项目取得显著突破，成功迈入工程组网阶段，但与国际先进水平相比仍存在诸多短板，亟须系统规划发展路径。
二、全球太空数据中心发展现状
全球太空数据中心正处于技术验证向工程组网过渡、逐步迈向规模化部署与商业化运营的关键阶段。各国发展太空数据中心的出发点存在显著差异：美欧等发达国家主要为破解地面数据中心面临的能源短缺、环评严格等现实制约；我国的核心出发点是突破规模化部署、高端核心技术等短板，抢占全球太空算力竞争制高点。目前，各国已形成差异化发展格局，整体呈现技术快速迭代、布局加速推进的态势。
（一）太空算力的核心要素与产业特征
太空算力是依托太空数据中心实现的空间算力供给能力，是地面算力的重要延伸与补充，其以在轨算力硬件、星间/天地通信、空间能源热控、天地协同调度为核心要素，各要素相互支撑、协同作用，共同构成太空数据中心的核心技术体系。基于核心技术体系，太空算力产业形成了涵盖上游核心元器件研制、中游太空数据中心建设与运营、下游行业场景应用的完整产业链。上游为航天级芯片、星载通信设备等核心元器件研制，中游为算力卫星研制、组网部署、算力运营等，下游为远洋、极地、应急等领域的场景应用，同时配套金融保险、标准制定等服务产业，构成完整产业生态。
当前，全球太空数据中心正处于从技术验证向工程组网过渡，逐步迈向规模化部署与商业化运营的关键发展阶段，整体呈现出“技术快速迭代、布局加速推进、主体多元参与、竞争日趋激烈”的发展特征。技术层面，从星载简单数据处理向高算力在轨计算、轨道大模型训练演进；布局层面，美欧率先推进，新兴航天国家加快跟进；主体层面，形成“政府引导、企业主导、产学研协同”的多元格局；竞争层面，焦点从核心技术向太空资源、国际标准、商业生态延伸。
（二）全球主要国家和地区发展布局
美国是全球太空数据中心领域的领跑者，在核心技术、工程实践、规模化部署、商业生态等方面均处于全球领先地位。技术研发上，美国在航天级高算力芯片、轨道大模型训练、兆瓦级空间散热等领域取得多项突破。2025年11月，美国Starcloud公司集成NVIDIA H100 GPU，突破兆瓦级算力密度散热技术，实现人类首次太空轨道大模型训练。规模化部署上，2026年1月，SpaceX向美国联邦通信委员会提交申请，计划以星链V3卫星为核心搭建轨道数据中心系统，发射多达100万颗卫星，实现每年100吉瓦级算力部署。商业生态上，美国形成以Starcloud、SpaceX、亚马逊等企业为核心的商业航天生态，探索太空算力租赁、在轨数据处理等多元化商业化模式，商业主体创新活力充分释放。
欧洲在航天技术、卫星导航等领域具备扎实基础，整体处于全球第二梯队，走“技术多元、协同推进、注重生态”的发展道路。2024年6月，欧盟通过“地平线”计划，委托泰雷兹—阿莱尼亚航天公司验证了1400公里轨道部署10MW级“积木式”太空数据中心的可行性。意大利D-Orbit公司早于2023年2月借助SpaceX猎鹰9火箭将ION卫星载具送入轨道，后续形成“载具+模块化载荷”的PaaS服务模式，在在轨载荷托管领域形成优势。此外，欧洲通过欧盟框架整合各国资源，注重国际技术协同与产业合作，形成多元协同的发展格局。
我国航天事业历经六十余年发展，已具备从卫星研制、发射入轨到在轨运维的完整工程能力，在太空数据中心领域实现多点布局、多项突破，成功从技术验证阶段迈入工程组网阶段。2023年，我国首个星载云原生边缘计算试验平台“天算星座”成功发射，率先验证了云边协同计算的在轨智能范式；2025年5月，“三体计算星座”与“星算计划”搭载长征二号丁运载火箭成功发射，其中“三体计算星座”实现12颗卫星的整轨互联与在轨验证，算力协同能力突破5POPS(每秒5千万亿次计算)；“晨昏轨道算力星座”依托晨昏轨道连续光照特性，构建集中式太空数据中心，在空间能源供给方面形成差异化特色方案。同时，我国在星间激光通信、航天级边缘计算模块等核心技术领域取得重要突破，为工程化发展提供了技术支撑。
三、我国太空数据中心发展面临的核心挑战
我国太空数据中心虽已迈入工程组网阶段，在部分细分领域形成特色优势，但在全球竞速背景下，结合产业基础与发展实际，当前仍面临核心技术、资源竞争、政策激励、产业生态四大方面的核心挑战，各挑战相互交织、相互影响，制约着产业高质量发展与规模化推进。
（一）核心技术自主化不足，太空环境适配技术存在瓶颈
太空数据中心是技术密集型领域，对航天技术与算力技术的融合要求极高。当前我国核心技术自主化不足，多项太空环境适配技术瓶颈尚未突破。一是核心元器件对外依存度高。航天级高算力AI芯片、星载高端服务器等核心元器件依赖进口，自主研发的芯片与国际先进水平相比仍存差距。二是太空环境适配技术仍待突破。在宇宙辐射抗干扰方面，我国抗辐照芯片研发有待突破，元器件空间稳定性与在轨寿命有待提升；在散热方面，兆瓦级高密度散热技术尚未突破，难以满足高算力密度设备需求；在通信方面，Tbit级星间激光通信技术尚未攻克，星间通信带宽仍受限。三是技术研发与工程实践协同不足。我国技术研发以高校、科研机构为主，企业创新主体地位未充分凸显，研发与工程实践需求脱节，技术成果转化效率低，同时航天产业与算力产业融合度低，两大产业的技术协同与资源整合不足。
（二）太空资源竞争日趋激烈，国际话语权与合作空间受限
太空轨道、频谱等核心资源具有总量恒定、稀缺性、排他性特征，遵循国际电信联盟“先申请、先使用”的原则，全球资源竞争日趋激烈。美欧等发达国家和地区通过提前布局、大规模申请，已抢占了近地轨道尤其是低轨、晨昏线附近等优质轨道资源，以及适合星间/天地通信的核心频谱资源。我国对优质资源的申请与布局相对滞后，核心资源储备不足，制约后续规模化部署与全球服务能力。同时，我国在全球太空治理中的国际话语权较低，在国际太空组织中参与度不足，不利于参与资源分配与国际标准制定；美欧通过构建技术联盟、制定技术壁垒等方式，限制我国参与核心技术合作与产业协同，致使我国在国际技术交流与合作中面临诸多障碍。
（三）政策支持体系不完善，市场化激励机制不足
太空数据中心是资金密集型、高风险的新兴产业，其发展需要强有力的政策支持与完善的市场激励机制。一是跨部门协同机制有待进一步健全，太空轨道、频谱等资源调配效率有待提高。二是市场化激励机制不足，民营企业在市场准入、投融资对接、资源获取等方面面临困难；由于产业高投入、高风险、回报周期长的特点，以及尚未建立完善的投融资机制与风险补偿机制，民间资本进入意愿低；缺乏“赛马”机制、技术挑战赛等市场化激励手段，民营企业创新活力未能充分释放。
（四）产业生态尚未完善，商业化发展进程缓慢
我国太空数据中心产业生态仍处于培育阶段，产业链各环节协同不足，商业化发展进程缓慢。一是商业主体单一，仍以国企为主导，民营企业参与度低。民营企业在商业航天、算力技术创新等方面具备灵活的市场机制与较强的创新能力，主体单一或导致产业创新活力不足。二是商业模式尚未成熟。当前，仍以政府主导的工程试验、示范应用为主，尚未探索出可持续的商业化模式，太空算力租赁、在轨数据处理、任务托管等商业化服务仍处于探索阶段，尚未形成“技术研发—工程应用—市场服务”的商业闭环。三是产业链协同不足。上游核心元器件研制、中游组网运营、下游场景应用之间缺乏有效衔接，配套的金融保险、检测认证、标准制定等服务产业发展滞后，尚未形成上下游协同、多主体参与的完整产业生态。四是技术标准与服务规范缺失，尚未建立统一的太空数据中心关键性能指标披露机制与服务规范。峰值算力、能效比、通信速率等核心参数缺乏统一标准，行业发展缺乏规范指引，市场竞争秩序不健全。
四、推动我国太空数据中心高质量发展的对策建议
针对我国太空数据中心发展面临的核心挑战，结合产业基础与发展优势，以构建天地一体算力体系、实现产业自主可控高质量发展、抢占全球太空算力竞争制高点为核心目标，坚持“核心技术自主化、资源配置最优化、场景应用牵引化、产业生态多元化、国际合作主动化”的发展原则，从核心技术攻关、资源配置优化、场景应用牵引、产业生态培育四个方面提出针对性对策建议，为产业发展提供实践路径。
（一）攻克核心技术瓶颈，提升太空环境适配能力
核心技术自主化是产业高质量发展的根本保障，聚焦抗辐照散热、航天级算力硬件、星地组网传输三大核心方向，开展技术攻关，突破太空环境适配瓶颈，实现关键元器件自主可控。
突破抗辐射与散热技术。加大抗辐照芯片研发投入，开展航天级芯片抗辐照加固技术、元器件辐射效应研究，研发高可靠性、长寿命的抗辐照AI芯片、存储芯片等核心元器件，降低对外依存度；借鉴Starcloud相变/辐射联合热控方案，结合我国产业需求，开发太空专用高效散热技术，重点攻关兆瓦级高密度散热技术、相变散热材料研发，解决百千瓦级乃至兆瓦级散热难题；建立太空环境模拟试验平台，开展设备抗辐照、散热、振动等模拟试验，积累在轨可靠性数据。
研发航天级算力硬件体系。集中力量攻关航天级AI核心芯片，重点提升算力密度、能效比与抗辐照能力，研发星载高算力服务器、边缘计算模块等核心硬件，构建自主可控的算力硬件体系；开发模块化可折叠柔性太阳翼，提升空间太阳能收集与转换效率，实现百千瓦级乃至兆瓦级持续供电能力，推动太空计算中心与空间太阳能电站“算电一体化”；优化服务器节点结构，采用双份并行、分簇计算的容错架构，研发天地一体化算力调度算法，实现算力资源按需调度、故障容错。
攻克星地组网传输难题。构建“激光为主、微波为辅”的星间双链路通信架构，实现两种通信方式优势互补；重点攻关Tbit级星间激光通信技术、X频段高阶体制调制微波技术，研发高精度激光器、相控阵天线等核心器件，提升通信带宽与速率；采用星上边缘计算预处理、核心数据差分编码及多重冗余备份技术，减少天地数据传输量；优化地面接收站全国布局，构建覆盖全国、衔接全球的地面接收网络，提升天地链路有效吞吐量。
（二）优化资源配置，强化国际合作与国内协同
依托我国新型举国体制的制度优势，统筹国内国际两个市场、两种资源，从国际合作、跨部门协同、发射技术商业化三个方面发力，优化资源配置，为产业发展提供保障。
主动开展国际合作，提前布局太空资源。主动对接国际电信联盟、国际宇航联合会等核心国际太空组织，积极参与太空资源分配规则与核心技术国际标准制定，提升全球太空治理参与度与话语权；加强航天技术合作，构建多元化国际合作格局，突破技术壁垒，借鉴国际先进经验；聚焦晨昏线附近等优质近地轨道资源与核心频谱资源，按照“先申请、先使用”原则，提前规划布局，为规模化部署预留资源空间。
强化跨部门协同，统筹布局国内资源。建立由国家发展改革委、工业和信息化部、国家航天局、科技部等参与的跨部门协调机制，统筹太空轨道、频谱等资源调配与管理，避免重复建设与无序竞争；将太空数据中心纳入国家新型基础设施建设体系，与“东数西算”工程、数字经济创新发展试验区等国家战略协同推进，推动太空算力与地面算力资源整合、优势互补，构建天地一体算力网络；制定统一的太空数据中心关键性能指标披露机制，规范峰值算力、能效比、在轨可靠性等核心参数披露标准，推动技术标准化与规范化发展。
推动发射技术商业化，降低规模化部署成本。加大火箭可复用、轻量化、大型化技术的产学研协同攻关，支持航天企业开展可复用火箭试验与应用，推动技术成熟落地，降低航天发射成本；鼓励政企合作建设商业发射场，提供模块化、标准化工位租赁服务，推动发射保障系统商业化与地面支持设备市场化；建立跨境发射“绿色通道”审批机制，简化审批流程，支持我国航天企业拓展国际发射服务市场，通过规模化发射摊薄成本；完善商业航天投融资机制，鼓励民间资本参与发射技术研发与发射场建设。
（三）聚焦场景应用牵引，推动技术工程化与商业化落地
场景应用是产业发展的核心需求牵引，也是商业化落地的关键突破口，要以重点场景试点为抓手，精准适配多元需求，推动太空算力技术的工程化与商业化应用。
布局重点应用场景试点。依托天算算力适配地面环境复杂、算力覆盖薄弱的场景，结合地算算力承担高密度算力与存储任务，实现天算与地算优势互补；兼顾差异化需求，应急、救援等场景侧重安全与实时性，优先保障核心算力需求，提供高可靠、低时延算力支撑；远洋航运、极地探索、低空经济等场景侧重经济性与普惠性，培育民营经济与商业航天活力，发挥太空算力不受地理环境限制、抗干扰性强的核心优势。
研发天地一体化算力调度系统。依托我国浮空风电、飞艇技术的突破，构建“天基—空基—地基”三级算力网络架构，实现太空、空基、地面算力的深度融合；空基部分以飞艇为核心，统筹系留气球、太阳能无人机等中高空浮空平台，打造可长期驻空、灵活部署的空基数据中心集群，作为天基与地基算力的中间枢纽；研发天地一体化算力调度系统，构建统一调度平台，实现算力资源实时监控、弹性调度与动态分配，提升算力利用效率，构建全域覆盖、智能调度的算力网络体系。
推动“卫星+”融合应用。以场景应用为导向，推动太空算力与各行业的深度融合，培育“卫星+远洋”“卫星+应急”“卫星+气象”等融合应用模式；依托场景应用需求，优化太空数据中心技术方案，推动技术从工程试验向商业化应用过渡，实现技术与市场的双向赋能。
（四）培育完善产业生态，激发多元主体创新活力
产业生态是产业可持续发展的关键，围绕商业主体、商业模式、产业链协同等方面，培育完善产业生态，激发各类市场主体的创新活力，推动产业高质量发展。
培育多元化商业主体。降低市场准入门槛，为民营企业参与太空数据中心产业发展提供公平的市场环境，鼓励民营企业在核心元器件研制、算力运营服务、场景应用开发等领域发挥优势；加大对民营企业的政策支持力度，设立专项扶持资金，完善投融资机制与风险补偿机制，吸引民间资本、社会资本参与产业发展；推动国企与民企协同发展，发挥国企在工程组网、核心技术研发方面的优势，以及民企在市场创新、商业模式探索方面的优势，形成“国企主导、民企参与、优势互补”的多元主体格局。
探索可持续商业化模式。鼓励企业围绕太空算力服务，探索太空算力租赁、在轨数据处理、任务托管、载荷定制等多元商业化模式；拓展金融保险、数据服务、空间资源咨询等增值业务，形成“技术研发—工程应用—市场服务”的商业闭环；依托我国庞大的地面算力市场需求，推动太空算力服务的市场化定价，实现商业化盈利，为产业可持续发展提供市场动力。
推动产业链协同发展。加强上游核心元器件研制、中游组网运营、下游场景应用之间的衔接与协同，构建上下游联动、产学研用融合的产业链体系；支持核心元器件研制企业与航天企业、算力企业的合作，推动自主研发元器件的工程化应用与产业化；加快发展金融保险、检测认证、标准制定等配套服务产业，完善产业生态支撑体系。
完善技术标准与监管体系。加快制定太空数据中心的技术标准、安全标准与服务规范，覆盖核心元器件、组网运营、算力服务等全产业链环节；建立健全太空算力服务的监管体系，加强数据安全、太空资源利用等方面的监管，保障产业健康、有序发展；积极推动我国技术标准与国际标准的对接，提升我国标准的国际认可度。
五、结论与展望
太空数据中心作为突破地面算力瓶颈、抢占全球算力竞争制高点的重要方向，当前正处于全球竞速的关键发展阶段。我国在太空数据中心领域已实现从技术验证到工程组网的重要跨越，在单轨组网、晨昏轨道能源供给等领域形成全球领跑优势，但同时也面临核心技术自主化不足、太空资源竞争激烈、政策支持不完善、产业生态不成熟等核心挑战。
推动我国太空数据中心高质量发展，需要坚持核心技术自主化，聚焦抗辐照散热、航天级算力硬件、星地组网传输等核心方向突破技术瓶颈；需要依托新型举国体制，统筹国内国际资源，加强国际合作，提前布局太空资源，强化跨部门协同，实现国内资源优化配置；需要以场景应用为核心牵引，布局重点场景试点，研发天地一体化算力调度系统，推动技术工程化与商业化落地；需要培育完善产业生态，激发民营企业创新活力，探索可持续商业化模式，推动产业链协同发展。
随着核心技术的不断突破、资源配置的持续优化、产业生态的逐步完善，我国太空数据中心将实现从工程组网向规模化部署、商业化运营的跨越，在全球太空算力竞争中占据重要地位，构建起“天基—空基—地基”三位一体的天地一体算力网络，为我国数字经济高质量发展、航天强国建设提供坚实支撑。
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【彭文华、刘劲松（本文通讯作者）系国家工业信息安全发展研究中心高级工程师；李孟隆系国家工业信息安全发展研究中心助理工程师】