文章核心观点 - 以SpaceX收购xAI及申请部署100万颗低轨卫星为标志，新一轮以“太空算力”为核心的太空竞赛已经开始，其本质是解决地面算力面临的能源、散热和通信瓶颈，而非单纯的芯片性能竞赛 [4] - “天算”是一个尚未定型的战略新赛道，系统形态和运行规则存在被率先定义的可能，提前布局对后来者具有显著的先发优势和成本门槛 [5] - 太空算力的核心约束是能源供给，中美两国在此基础条件上存在显著差异，这决定了各自发展路径的紧迫性和战略选择不同 [9][10][12] - 太空算力面临散热与数据吞吐两大关键工程挑战，决定了其必须走向低轨、大规模、星座化的“类星链”体系形态，而非传统高轨单星模式 [15][16][18] - 太空算力的能源解决方案正分化为“分散式路径”与“集约式路径”，未来更可能形成两者结合的混合架构 [20][22][25] - 对“天算”的迫切需求源于三大现实压力：大型星座自主运行、海量观测数据在轨预处理、以及长周期自治太空工程活动的需要 [27][28][29][30] - 中国在能源供给体系上具备基础优势，有条件将“天算”作为一次从容的战略前置布局，而非被能源压力倒逼的应急之举 [14] 太空算力的战略背景与定义 - 马斯克推动SpaceX收购xAI，并提出“太空可能成为生成式AI算力成本最低的地方”，标志着新一轮太空竞赛的发令枪已打响 [4] - SpaceX向美国联邦通信委员会申请部署高达100万颗的低轨卫星网络，此举被认为是在为超出现有通信需求的体系提前占位 [4] - 随着AI训练和推理规模持续放大，电力消耗、散热能力以及数据中心扩容正成为算力增长的现实瓶颈，将算力与通信系统推向太空成为一种现实选择 [4] - “天算”星座是一个尚未定型的新赛道，存在提前进入并参与定义系统形态和运行规则的空间 [5] - 中国已于2025年5月通过一箭12星成功发射全球首个“天算”星座 [8] 能源：太空算力的核心约束与中美差异 - 从第一性原理看，算力问题的核心是能源，任何算力设施都需解决电力获取、供给和散热问题 [9][10] - 中国在电力供给侧具备显著的规模与体系优势，2025年全社会用电量预计首次突破10万亿千瓦时 [10] - 中国电力体系由传统火电、水电提供稳定底座，核电、风电和光伏持续扩展，具备较强的调度能力，为高强度算力负荷预留了空间 [11] - 按照既有趋势，2026年中国太阳能发电量有望首次超过煤电，电力系统正从“单一基础负载”向“多源并行、灵活调度”转变 [11] - 美国在芯片设计和数据中心技术上有优势，但能源供给侧面临更紧张的约束，电力扩容依赖市场化节奏，新装机和电网建设周期较长 [11] - AI需求的快速增长对美国电力系统形成非常规拉力，在电力扩容、电网调度和环境政策间寻求平衡提高了支撑高强度算力负荷的难度 [11] - 对美国而言，算力需求增长将更早、更直接地撞上电力供给瓶颈，探索“天算”路径具备更强的现实紧迫性，更像是一种被能源压力倒逼的选择 [12] - 对中国而言，因能源供给基础相对扎实，“天算”可能是一次更从容的战略前置，而非应急之举 [14] 太空算力的关键工程挑战 - 散热和数据吞吐是决定太空算力能否规模化、发挥价值的关键，非芯片性能提升能单独解决 [15][16] - 太空环境中散热只能通过辐射向深空释放，工程约束是算力越集中、功耗越高，散热器就必须越大 [17] - 现有主流解法是回路热管加大面积散热器组合，但散热系统会迅速膨胀为平台级负载，限制单星算力密度，是一个热控、电源、结构和姿态高度耦合的系统工程 [17] - 太空算力产生持续、大规模的数据流，对通信系统的要求已超出传统“几颗大卫星+地面站”架构能力 [18] - 重型高轨卫星时延高、并发能力有限，难以支撑高频交互式算力任务 [18] - 工程上更现实的路径是低轨、大规模、星座化部署，通过成百上千节点配合星间激光链路形成网状网络 [18] - 讨论太空算力最终都会走向“类星链”的体系形态，而非传统高价值单星模式 [18] 太空能源解决方案的工程路径 - 将太空算力能源问题简单理解为多插太阳能板是误解，当算力负载从几十千瓦迈向兆瓦级，能源问题会迅速演变为体系级约束 [20][21] - 分散式路径不追求单点大功率供能，而是把发电、算力和散热做成大量自洽的低轨节点，通过星间链路协同，以数量叠加形成总体算力规模 [22] - 分散式路径与低轨通信星座高度同源，优势在于部署渐进、容错性强，适合在轨预处理、推理等任务，但并发计算能力受制于星间链路和调度复杂度 [22] - 集约式路径核心是把能源和算力集中起来，形成少量高功率的轨道级节点，作为“天算”网络的基础设施 [22] - 美国商业航天公司Axiom Space已于2026年1月11日发射了2个轨道数据中心，是集约式路径的工程化尝试 [22] - 集约式路径可能发展出类似国际空间站的模块化太空算力中心，通过多舱段组合为兆瓦级高功耗算力载荷提供稳定支撑 [24] - 更现实的前景可能是分散式星座承载大部分任务，同时辅以少量集约式节点作为处理与中继中心 [25] 驱动“天算”发展的迫切需求 - 对“天算”的迫切需求源于算力爆炸速度突破想象，一些系统已开始触碰“地算”能力边界的现实结果 [27] - 需求一：需要在太空端形成快速闭环的复杂系统，如大型星座的编队调整、避碰决策等操作频率正逼近通信稳定性极限，需将算力前推至轨道端以保障自主运行 [28] - 需求二：数据体系本身变化，太空遥感等原始数据规模增速快于通信能力扩展，需在轨进行目标识别、数据筛选，以算力承担通信减负角色 [29] - 需求三：长周期、低人类介入的自治系统需求快速逼近，如太空卫星星座等，当地面算力依赖的连续通信和人类运维不可靠时，将计算能力嵌入天基体系成为唯一可行路径 [30] - 对“天算”依赖最显而易见的是“太空挖矿”和太空机器人劳动，在月面或小行星工程中，通信时延、窗口不连续和人类无法实时接管三个条件同时成立，天基算力是工程活动得以展开的前置条件 [30] - “天算”并非地算的替代，而是算力体系向太空延伸中自然形成的一层，两者相互配合、分工明确 [31] - 英伟达、亚马逊、蓝色起源等巨头相继入场并与SpaceX形成合力，正将“天算”从概念转化为工程现实 [31][32] 竞争格局与未来展望 - 美国已跑通以通信为核心的星链体系，并在此基础上开始向“天算”延伸 [34] - 马斯克表示，随着星舰问世，大规模部署太阳能人工智能卫星的道路得以开辟，并认为这是实现每年1太瓦人工智能算力部署的唯一路径 [34] - SpaceX申请100万颗“天算”卫星，美国联邦通信委员会主席布伦丹·卡尔亲自公示并引用申请，称该系统将作为迈向卡尔达舍夫Ⅱ型文明的第一步 [34] - 2026年对中国航天具有历史性意义，正围绕登月、可复用火箭等任务弥补差距并冲击现实能力 [34] - 对中国而言，“天算”未必是迫在眉睫的现实需求，却很可能是一个不容反复错过的战略节点 [35]