地面算力的扩张正面临多重资源瓶颈。AI大模型的参数量、训练数据量和计算量均在成倍增长。OpenAI的GPT系列模型从1750亿参数发展到了1.7万亿参数，未来模型可能达到数万亿参数的规模。训练所使用的数据量从千亿级别跃升至数万亿级别。前沿AI模型训练所需的计算量大约每5.8个月翻一番，训练所需的功率每年增长1.1倍。这种增长直接反映在硬件功耗上，当前部分最新架构的计算芯片设计功耗已达到2700瓦，智算中心服务器的总功耗突破10千瓦。为了支撑这些运算，全球数据中心郑重进入吉瓦级时代。以美国一个大型AI计算集群项目为例，其电力容量高达2200兆瓦，占地面积486万平方米，投资规模约110亿美元。同时，全球服务器出货量预计持续增长，其中AI服务器出货量将大幅度的增加，全球AI服务器市场价值预计将达到3000亿美元。
第一是能源供给。数据中心用电量已占全球电力消耗的1.5%，2024年耗电量达到415太瓦时，其增速明显快于全球电力供应增速。国际能源署预测，到2030年全球数据中心耗电量将达945太瓦时。电网的脆弱性开始暴露，美国部分地区停电时长大幅度上升，得克萨斯州的停电时长增幅高达176.85%。
第二是散热成本。芯片功耗攀升带来极高的热流密度，传统冷却系统的复杂度和成本直线上升。制冷是IT设备之外的最大耗能源，在某些数据中心中制冷系统耗能占比达27%，整体冷却系统的能源消耗在数据中心总能耗中占比达到40%。
第三是地理与社会因素。对水资源和区域电网的负担导致美国多个数据中心项目被迫推迟或叫停，这些项目的总投资额预计达980亿美元。在地面建设一个1吉瓦规模的数据中心，总投资约516亿美元，其中服务器支出占72.67%。在长达10年的运营期内，电费成本占比超过60%。
面对上述地面发展的瓶颈，太空轨道为算力部署提供了新的可能性。在地球晨昏轨道建设数据中心，可通过几乎不受大气层削弱的太阳能。太空中的太阳能强度比地面高5到14倍，单位面积发电量是地面的10倍。晨昏轨道能让卫星上的太阳能板24小时不间断工作，提供零燃料成本的电力。太空拥有接近绝对零度（约零下270摄氏度）的真空环境，这为高功耗芯片提供了理想的辐射散热条件，可以省去庞大的冷却设备并降低能耗。卫星星座的部署不受地面土地和水资源的限制，几个月内就能完成在轨组网。
此外，数据中心的选址本质上是为缩短数据传输距离以降低网络延迟。数据在网络上的传输速度会随距离衰减，因此地面数据中心通常靠近网络交换中心。卫星互联网的普及让太空具备了成为高速骨干网的条件。以SpaceX的星链为例，其部署的卫星数量已超越1万颗，累计新增通信容量近450Tbps。下一代V3卫星单星下行容量将达到1Tbps，是上一代卫星的十倍。星链不仅降低了网络延迟，还通过购买新频谱提升了直连蜂窝网络的容量。借助星链等网络，太空数据中心可以直接在轨处理数据，省去部分地面回传带宽。
国内的低轨星座建设同样进入高密度发射阶段。我国星网和千帆两大星座累计发射了多批次卫星，星网星座在2025年的发射量较前一年大幅度增长。国内使用长征五号乙、长征八号、长征六号甲等运载火箭执行了多次发射任务，这为国产数据中心向太空延伸提供了基础网络设施。
基于上述技术路径与网络条件的逐步成熟，行业未来市场发展的潜力变得明确。国际数据公司IDC预测，2024年全球在AI领域的IT总投资规模达到3159亿美元，到2029年将增至12619亿美元。我国的算力总规模已超过300EFLOPS，AI核心产业规模突破9000亿元。为突破地面算力的瓶颈，太空算力市场有望迎来扩容。Carbon Credits预测，全球太空算力市场到2035年将达到390.9亿美元，年均复合增速预计达67.4%。
面对这一巨大市场，海外企业加快了布局进度。SpaceX向美国联邦通信委员会提交了部署100万颗卫星的申请，计划打造轨道数据中心。马斯克提出利用运载火箭每年部署100吉瓦的数据中心。蓝色起源计划部署包含最多5.16万颗卫星的日出计划星座。谷歌启动了捕日计划，拟发射搭载计算芯片的卫星来测试。初创公司Starcloud与SpaceX合作，将搭载了商用计算芯片和谷歌大模型的卫星送入轨道，开展计算负载和热管理测试。
国内企业也在推进工程落地。我国成功发射了三体计算星座，该星座采用一箭12星方式发射，单星算力最高达744TOPS，星间激光通信速率达100Gbps。
北京星空院与轨道辰光公布了建设千兆瓦级集中式太空数据中心系统的规划，其首颗试验星辰光一号已完成研制。
中科星图围绕商业航天推出了战略计划，规划建设太空算力星座、太空感知星座、气象感知星座和电磁感知星座四大特色星座，并构建星图太空云和星图云两大平台。
普天科技与氪星光联共同成立空天智算联合研发中心，聚焦通信、芯片和算力协同体系，提供星载系统与地面站建设解决方案。
这些工程建设项目的推进离不开核心硬件的突破。从能源供应到散热管理，从芯片抗辐射到星间通信，再到运载发射，所有的环节都在经历快速的技术迭代，逐步打破制约太空算力规模化部署的关键瓶颈。
太空算力卫星的用电功率从传统的千瓦级跃升至兆瓦甚至吉瓦级，计算芯片成为功耗主体。功率的激增要求太阳翼的面积大幅扩展。SpaceX展示的算力卫星单星功率达到100千瓦，太阳能板展开长度将近170米。银河航天研制出卷式全柔性太阳翼，展开面积约20平方米，发射时却能卷成保温杯大小的卷轴，解决了大功率与发射体积的矛盾。
为了满足巨型星座对成本和性能的双重要求，太阳能电池的技术路线正在出现分化。传统的砷化镓电池转换效率稳定在30%至32%，抗辐射能力强，但其成本高达每瓦70至170美元，且全球产能有限。乾照光电的砷化镓外延片产品销量在国内市场领先，适用于低轨商业卫星的产品已批量出货。上海港湾的砷化镓业务也已累计为超过18颗卫星提供电源系统保障，产品在轨运行稳定。
与之相比，P型异质结电池展现出不同的性价比优势。这种电池可以做得极薄、采用柔性封装，成本预估为每瓦1至5美元，比砷化镓低一到两个数量级。东方日升已实现超薄型异质结电池的小批量交付。
钙钛矿叠层技术则被视为更具颠覆性的方向，其理论转换效率可达40%至45%，重量极轻，成本有望降至每瓦0.2至1美元。不过，该技术目前仍需解决钙钛矿层与晶硅层热线胀系数不匹配导致的脱层问题，以及多层叠加带来的良率损失。迈为股份签订了钙钛矿及硅异质结叠层电池整线供应合同，钧达股份围绕钙钛矿电池技术展开了投资合作。
在传统宇航电源领域，电科蓝天的电源系统已为神舟飞船、天宫空间站等超过700颗航天器配套，在国内多个大型星座的已发布卫星研制计划中参与比例较高。
高性能计算芯片的局部热流密度已超越200W/cm²，芯片功耗攀升至千瓦级，散热成为决定任务成败的关键。我国航天器热控技术经历了从被动散热到主动控制的跨越，目前第四代热控技术以机械泵驱两相流体回路为核心，能适应100千瓦级的热排散需求，热流密度达到1000W/cm²。航天五院508所实现了该技术的国内首次在轨应用。
在商业航天领域，热数科技具备结构和热控分系统的全产业链覆盖能力，已供货超过1000根宇航热管。微焓科技为400余颗商业卫星提供了结构热控一体化产品。长盈通基于相变储热材料技术布局热管理系统，这样一种材料可将导热效率提升数百倍。
太空环境中的高能粒子会引发电子设备的单粒子翻转或永久性损伤。商用货架计算芯片是否能在太空可靠运行，一直是业界关注的焦点。近期测试表明，部分商用高带宽存储器和芯片本体在承受特定辐射剂量时仍留有安全冗余，未发生由总剂量损伤引起的故障。英伟达已发布专为轨道环境设计的计算平台Vera Rubin Space-1，集成了最新的IGX Thor和Jetson Orin芯片。国内企业主要沿着两条技术路线推进：一是研制专供太空的宇航级算力芯片，二是对商用货架芯片进行抗辐照加固处理。复旦微电在宇航级FPGA的抗辐照设计上提出了贯通晶体管级、电路级和系统级的新方法，明显提高了抗辐照能力。臻镭科技的抗辐射电源管理芯片已大范围的应用于卫星平台的配电、热控等领域。航天智装在抗辐照类处理器和存储器领域拥有多款成熟产品。航宇微则在我国宇航SPARC V8处理器SoC芯片领域占据标杆地位。
算力卫星之间需要大规模、低延迟的数据交换，星间激光链路为此提供了解决方案。激光通信的带宽比传统微波通信高3到5个数量级，波束角极小，难以被窃听或干扰，且无需频谱许可。SpaceX依靠激光链路形成了由超过1万颗卫星组成的太空网状网络，其设备供应商Tesat的在轨终端产品已超过3万台。国内星载激光终端单台价值量在百万元级别，通常一颗低轨卫星会搭载3至4台终端。
极光星通实现了在轨星间400Gbps超高速激光通信数据传输，年产能正在慢慢地提升。氪星光联在无锡投产了大型激光通信终端产线套终端，并拟通过雪浪环境进行资产重组。上光通信是国内星网激光通信终端载荷的供应商之一。航天电子在激光通信领域提供终端与数据分发处理机等产品。光迅科技具备光芯片和光放大器生产能力，长光华芯量产了100G EML光芯片，福晶科技的光学晶体产品已应用于激光通信光路系统。
2025年10月，SpaceX的星舰完成关键回收测试，其近地轨道运力达到150吨，单位质量发射报价仅60美元每公斤，较猎鹰9号下降两个数量级。马斯克提出，借助星舰的批量发射能力，目标在4至5年内实现每年100吉瓦的太空数据中心部署。从经济性角度看，建设太空数据中心所需的总成本（包括火箭发射、软硬件及在轨维护）应不高于地面数据中心。有研究指出，当发射成本降至每公斤200美元时，将计算设备送入轨道的年化发射功率成本将有望与地面数据中心支付的电力成本相当。由于太空中的太阳能和辐射散热几乎不产生持续的能源开销，太空数据中心的长期经营成本相比地面有显著下降空间。在商业卫星的成本结构中，当卫星实现批量生产后，平台成本得以摊薄，其中电源系统和热控系统在太空算力卫星中的价值量占比预计将有较大幅度的提升。
1、算力卫星：顺灏股份、普天科技、复旦微电、长盈通、新雷能、中国卫星、上海沪工、国星宇航（拟 IPO）、中科曙光、中科星图。
2、太空光伏：电科蓝天、迈为股份、钧达股份、东方日升、乾照光电、上海港湾。
4、运载火箭及配套：广联航空、斯瑞新材、西部材料、江顺科技、航天动力、超捷股份、飞沃科技、高华科技、昊志机电。
