地算不如天算？大费周章把算力送上天，到底图什么？

当我们还在(zai)讨(tao)论地面数(shu)据中心的算(suan)力瓶颈时，一场悄无声息的技术革命已经在近地轨道拉开帷幕：我们正在(zai)把原本扎根在地面的“数(shu)据(ju)中心(xin)”搬到太(tai)空，给每一颗环(huan)绕(rao)地(di)球飞行的(de)卫(wei)星装(zhuang)上独立运算(suan)的“大脑”，这就是如(ru)今站在(zai)全球科技前沿的(de)“太空(kong)算(suan)力”???。

很多人(ren)第一次听(ting)到(dao)这个(ge)概念时，都会(hui)下(xia)意识地疑惑：好好的地面数据中心不用(yong)，为什(shi)么非要(yao)大(da)费周(zhou)章把算力送(song)上(shang)天？要回答这个问题，我们(men)得先从太空算力的本质说起(qi)，把它和我们熟悉的地面算力放(fang)在一起对比，就(jiu)能看懂这(zhe)场技术变革的核心逻辑???。

太空算(suan)力是(shi)什么？

和地面算(suan)力有什么不(bu)同？

很多(duo)人对(dui)太空算力(li)的(de)第一印象(xiang)，是把地(di)面上一整个服务器机(ji)房打(da)包(bao)送到太空里去，这(zhe)其实是个不小的(de)误解(jie)???。

我们现在熟悉的地(di)面算力，核心是把成(cheng)千上万(wan)台(tai)服务器集中(zhong)部(bu)署在专用的数(shu)据(ju)中心(xin)里，靠电网供电、靠水冷和风冷系统(tong)散热，所(zuozhe)有数(shu)据都要通(tong)过网络传输到这里(li)完成计算，再把结果分发(fa)出去???。而传统(tong)卫星，本质上只是(shi)“会飞的摄像(xiang)头(tou)和(he)信号塔”：它在太空(kong)采集到图像、信(xin)号等海量(liang)原始(shi)数(shu)据之(zhi)后，必(bi)须(xu)先(xian)全部传回地面(mian)的数(shu)据中心，再由地面的算力(li)集群完成解(jie)析、分析和决策，这套(tao)运行(xing)模式被业(ye)内称为“天感地算”???。

但(dan)太空(kong)算力完(wan)全跳出了这套延续几(ji)十年的(de)旧框(kuang)架???。它不是简单地(di)把地面(mian)机房搬到(dao)太空，而是(shi)直接把抗辐射(she)芯片、存(cun)储(chu)模(mo)块、小(xiao)型计(ji)算(suan)单元部(bu)署到每一颗在轨(gui)卫星上(shang)，再通过(guo)成百(bai)上千颗(ke)卫星组网，让整个近地轨道形成一张分布式的算力网(wang)络???。从(cong)数据采集、清(qing)洗、分析(xi)到最(zui)终输出有效结果，全(quan)流程(cheng)都可以直接在太空完成(cheng)，不需要(yao)再把 TB 级的原始数据(ju)一股脑传回地面(mian)，真正实现了“就地采集、就地计算、就地决(jue)策”，也就是业内常说的“天(tian)数天算”???。

明明地面算力已经足够强(qiang)，

我们为什么(me)非要把算力(li)送上天？

不少(shao)人会提出(chu)疑问：现在(zai)地(di)面的超算中心算力已经足够强(qiang)大，我们为什么非得投入大量资源去研发太空算力？这背后其(qi)实有多个原(yuan)因???。

1.可以补足(zu)地面算力(li)短板

地面(mian)算力的优势是算力(li)规模大(da)、技术成熟，适(shi)合(he)集中处(chu)理超大规(gui)模的(de)AI训练、工业(ye)仿(fang)真等任务(wu)，但它从诞生起就带着(zhe)无法突破的物(wu)理(li)天花板：一座大型数(shu)据中心的电(dian)费能占(zhan)到(dao)总运(yun)营成(cheng)本(ben)的 40% 到 60%，配(pei)套(tao)的冷却系统(tong)又是一笔(bi)巨(ju)额(e)开销，再加(jia)上土地(di)征用、电网容量限制(zhi)等现(xian)实问题，近年(nian)来(lai)全球各地的地面数(shu)据中心扩容都遇到了(le)不小(xiao)的阻力???。

而太空(kong)算力刚好(hao)补(bu)上(shang)了地(di)面算(suan)力(li)的短(duan)板：太空里没(mei)有大气对太(tai)阳(yang)能的衰减(jian)，可以直(zhi)接获取源源不断的清洁能源，这从(cong)根源上避(bi)开了地面(mian)数(shu)据中心最头(tou)疼的能耗(hao)难题(ti)???。太空基本为真空，没有空气对流，只能靠辐(fu)射散热，因(yin)此(ci)散热是该(gai)技术落地的核心难题之一???。

更关键(jian)的是，部署(shu)在近地轨道的算(suan)力卫星(xing)组网(wang)之后，完全不(bu)受地(di)面基站、光纤网络(luo)的地理限(xian)制，能实现全(quan)球 100% 的无(wu)缝覆盖，这是任何地面算力集群都不可能做到(dao)的(de)事(shi)情(qing)???。

2.具(ju)有遥感(gan)数据处理优势(shi)

其次，是绕不(bu)开的现实效率问题???。过(guo)去(qu)“天感地(di)算(suan)”的模式(shi)里，卫(wei)星在太空(kong)拍摄的一张高清遥(yao)感图(tu)像，数据量(liang)动辄(zhe)几个(ge)GB甚至几十(shi)GB，要把海量的原始数(shu)据全部传回地(di)面(mian)，不仅要占用(yong)大量的通信带宽(kuan)，还要等待卫星飞到地面站(zhan)的覆盖范围内才能完成传(chuan)输，整个流(liu)程往往要耗费数小时(shi)???。

在很(hen)多对时效性要(yao)求(qiu)极高的场景里，这几个小时的延迟(chi)足以让数据彻底失去价值???。比如森林火灾刚刚发生时，等(deng)卫星把数据传回地面处理完，火情可能已经蔓延到几(ji)公(gong)里之(zhi)外；地(di)震发生之后，等(deng)遥感(gan)影像(xiang)完成(cheng)传输解(jie)析(xi)，很多黄金(jin)救援(yuan)时间已经被耽(dan)误???。而太空算(suan)力(li)可以直接在轨道上完成数据(ju)识别，几秒之内(nei)就能把火点(dian)、倒塌建筑(zhu)的位置等核心信息传回(hui)地面，直接把应(ying)急响(xiang)应(ying)的效率提升了几个量级???。

3.太空本身就是核(he)心战(zhan)略高(gao)地

低轨道的优质轨位和无线电(dian)频(pin)率(lu)资(zi)源，按(an)照国际规(gui)则是“先到先得”，一旦有国(guo)家率先完(wan)成(cheng)大规模组网(wang)占用，后(hou)来(lai)者就很难再(zai)拿到同等优质(zhi)的资源???。过去几十年里，全球(qiu)航天(tian)领(ling)域的竞争(zheng)已经从最初的运载火(huo)箭、载人(ren)航(hang)天，延伸到通信、导航、遥感等领(ling)域，现在正在进一步升级到算力层(ceng)面???。太空(kong)算(suan)力作为未来数字基础(chu)设施的核心(xin)组成部分，谁能率先(xian)完成布局，谁就能在未来的全球空(kong)间竞争(zheng)里掌握绝(jue)对的主动权，这(zhe)种战略层面的价值，是任何短(duan)期收益都无法衡(heng)量的???。

而且更重(zhong)要的是(shi)，太(tai)空算(suan)力能(neng)打开(kai)很多过去完全不可能实现的应用场景???。占地球表面(mian)积 71%的海洋(yang)，绝(jue)大(da)多数区域都没(mei)有地面(mian)网(wang)络覆盖，过去(qu)我们很(hen)难对远海进(jin)行实时(shi)监(jian)测(ce)???。南北极、荒漠、高原这些(xie)地面基础(chu)设施难以抵(di)达的区域，过去也一直是数据盲(mang)区???。太空算力的(de)出现，刚好补上(shang)了(le)这些地面算力(li)覆盖不到的缺(que)口，让我(wo)们第一(yi)次(ci)有机会(hui)实现(xian)对地球表面的全维(wei)度(du)实时感知???。

中(zhong)国太空算力(li)，

目前(qian)发展得怎么样？

如(ru)今全(quan)球已有多国(guo)开(kai)始布局太空算力(li)：美(mei)国商业航天(tian)企业已发(fa)射试验性轨道数(shu)据中心，SpaceX 正推进 AI 卫星与(yu)太空数据中心网(wang)络研发，俄罗斯、日(ri)本(ben)、欧盟也(ye)在开展相关技术(shu)验证???。

但中美两国的技(ji)术路线存在(zai)明显差异：SpaceX的方(fang)案核(he)心是(shi)在太空搭(da)建超大规模计(ji)算中心，试(shi)图替代地面算(suan)力(li)节点(dian)；而我国(guo)采用(yong)的(de)是?天(tian)地协同?的差异(yi)化思路——地面算力体系保持常规运行，太空算(suan)力优(you)先服务遥感、侦察监视等场景(jing)的在轨数据处理，完成处理后再(zai)按需回传结(jie)果，避(bi)免(mian)了全量数据下传的带宽压力???。

目前(qian)我国是(shi)全球首个实现太空计算星座在轨组网运行的国(guo)家，处于全球第一梯队的前沿位置???。2025 年(nian)，我(wo)国在酒泉(quan)卫星发射中心(xin)用长征(zheng)二号丁运载火箭，将(jiang)太空计算卫星星座首批 12 颗(ke)卫星送(song)入轨道，该小型星座的算力已相(xiang)当(dang)于一个微小型地面计算中心，标(biao)志着全球首个(ge)实用化太(tai)空算力网络正式(shi)投(tou)入运行???。

更(geng)关键的(de)是，我(wo)们实现(xian)了通用大模型的在(zai)轨部(bu)署与动态更新：无需发射预(yu)装固定(ding)模(mo)型的卫星，可像给(gei)手机升级系统一样，从地面(mian)直接将大模(mo)型(xing)推(tui)送到在轨卫星，随时调(diao)整、迭代算法，这是当前其他国家试验性项目尚未达成(cheng)的技术突破???。

我(wo)们(men)的太空算(suan)力建设仍处于稳(wen)步推进阶段(duan)，后续还将(jiang)持续(xu)优化(hua)天(tian)地(di)协同(tong)的算力调(diao)度能力，进一步(bu)拓展在(zai)轨处(chu)理的应用(yong)场景???。

这(zhe)些突破，

和我们普通人有什么关(guan)系？

很多(duo)人觉得太空算力是(shi)远在天上(shang)的高科技，和(he)自己的日常生活(huo)没有关系(xi)，实际上这项技术落地之后(hou)，会在很多我们看不见(jian)的地(di)方，彻(che)底改变整个社会(hui)的运行方(fang)式???。

比如非(fei)法(fa)捕捞，海洋占地球 71% 的面(mian)积，上面没有雷达网???。只要(yao)离开了岸(an)基覆(fu)盖范围，任何东西都是盲(mang)区???。一艘船关了 AIS 在大洋中间干什么，我们永远不(bu)知道，除(chu)非(fei)正好有卫星拍到(dao)???。而(er)太空算力在这里就是(shi)必需品，有了在(zai)轨(gui)实时处理，每一艘(sou)船在全球任何位置都(dou)是可(ke)见的，也(ye)可以知道它在干啥，即将干啥???。

除此之外(wai)，我们日常能接触到的很多服务也会随之升(sheng)级：气象预报的更新频(pin)率(lu)会(hui)从(cong)过去的(de)几小时(shi)一次(ci)，提(ti)升到分钟级(ji)，极端暴雨、台风的预(yu)警时间会提前更多；农(nong)业领域可(ke)以实时监测(ce)每一块耕地的作物(wu)长势，提前识(shi)别病(bing)虫害和旱涝风(feng)险，让粮食(shi)生产的稳定性进一(yi)步提(ti)升；甚(shen)至我们(men)日常用的导(dao)航(hang)、自动驾驶服务，也能在太空算力的辅(fu)助下，获得更低的(de)延迟和(he)更高的可靠(kao)性???。

当(dang)然，这项技术在落地的(de)过(guo)程(cheng)中，也会带来数据安(an)全等新(xin)的挑战，需(xu)要我们在技术(shu)迭(die)代的(de)同时同步建立完善的(de)监管(guan)体系，让这项前(qian)沿(yan)技术真正服务(wu)于(yu)社会发展(zhan)???。

策划制(zhi)作

作者丨张一诺

解读专家丨崔(cui)原(yuan)豪 北(bei)京邮电大学信息与通信工程(cheng)学院(yuan) 副研究(jiu)员

审核丨白鹏 航天科技集(ji)团十一院 研究(jiu)员

(“科普(pu)中国”微信公众号)【编(bian)辑:梁异(yi)】