2025年11月，人类科技史上出现了一个颇具戏剧性的瞬间。
两大科技巨头几乎在同一周「进军太空」——
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英伟达首次把H100 GPU送入了太空；
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谷歌宣布要在2027年发射81颗搭载TPU的卫星。
美国的AI芯片霸主，之所以将角力的战场转移到太空，目的只有一个：
让算力，不再被地面束缚。
在大洋彼岸，来自中国的中科天算，却已经默默在这条道路上深耕多年。
他们在做的，不仅仅是把GPU送上天，而是计划在太空部署一个「超算中心」。
听起来像科幻？
让我们一步步拆解这场「太空竞赛」，看看已经发生了什么，以及未来会对我们的生活带来多大的影响。
2025年11月2日，SpaceX 猎鹰9号火箭（B1091）发射，将美国初创公司 Starcloud 的 首颗试验卫星送入轨道。
这颗60公斤重的小卫星搭载了英伟达H100 GPU，算力达2000TFLOPS（每秒2000万亿次运算），是国际空间站计算能力的100倍。
谷歌随后也发布「逐日者计划」（Project Suncatcher），拟于2027年发射81颗搭载TPU的卫星。
可以看到，美国的AI芯片巨头正在利用其地面技术生态，向太空迅速进军。
在这个天基算力联盟中：
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英伟达凭借其成熟的GPU产品生态，试图将AI芯片市场延伸至太空；
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谷歌通过与Starcloud合作部署特制版Gemini大模型，试图将AI应用市场延伸至太空；
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马斯克的星链星座则以2.3万颗卫星组成的通信网络，构建起太空数据传输的「高速公路」。
这一切都指向一个战略意图：
美国正在打造「芯片—算力—应用」的太空生态闭环，试图复制其在互联网时代的先发优势。
轨道资源枯竭倒计时，中美争夺太空计算「规则」制定权。
为什么科技巨头们都如此重视天基计算？
说白了，这不是一场「科技公司间的竞争」，而是一场全球性的战略对抗。
为什么科技巨头们都在抢占先发位置？
因为有三样东西非常稀缺：
1. 轨道资源
地球近地轨道仅能容纳约6万至10万颗卫星。
国际电信联盟规定，卫星使用的轨道和频谱资源遵循「先到先得」原则，星座申报后7年内必须发射首颗卫星，14年内要完成全部部署。
美国的「星链」申请了4.2万颗卫星的频谱，目前在轨卫星超过8000颗，已抢得先机。
星座组网就像一场激烈的抢座位游戏，晚到者可能无座可坐。
2. 标准制定权
谁制定标准，谁掌控产业链。
未来太空算力的标准，比如数据格式、算力协议、星间通信协议等，都可能成为「太空秩序的根基」。
3. 数据主权
卫星拍到的地球数据、轨道上运行的模型参数、太空云服务的隐私规范，等等，都会关系到未来国家的安全。
所有这些，可以用一句话进行总结：
太空算力竞赛，就是21世纪的「新大航海」。
与此同时，中国的团队也在行动。
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之江实验室主导构建的整轨互联太空计算星座，计划建成千星规模的天基智能计算基础设施，于2025年5月14日在酒泉卫星发射中心发射了首批12颗计算卫星，标志着我国首个整轨互联太空计算星座进入组网阶段；
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中国科学院计算技术研究所已成功研制单节点POPS级的星载计算机，首次构建了基于国产高性能大算力芯片上天的技术体系；武汉大学牵头研制了「东方慧眼」智能遥感星座，采用「光学+雷达+高光谱」协同观测体系，突破星上智能处理、图像高效压缩等核心技术；
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中国科学院空天信息创新研究院与鹏城实验室合作，推出「空天·灵眸」3.0 版，这是全球首个百亿参数级空天一体基础大模型，可用于多模态遥感数据解译。
此外，中国的企业在天基计算的赛道上也开始了发力，目前有一家潜心攻关天基计算的先行者——中科天算。
作为中国最早一批从事「天基计算」的团队，他们不仅人才济济，而且相关技术攻关也得到了多位遥感、计算机体系结构、芯片领域的院士和杰青的指导。
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公司核心成员来自中国科学院计算技术研究所、航天五院、之江实验室等优势单位；
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CEO深度参与我国多套卫星互联网系统设计论证、标准设计，装备研制等；
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总工程师曾任多个卫星型号主任设计师、副总师、总师，CTO从事航天电子产品研发近20年，参与过20余颗低轨卫星研制任务。
值得一提的是，中科天算不仅具有「互联网」和「航天」两方面的基因，而且既传承着地面超算的成功经验，也继承了航天工程的严谨作风。
他们致力于突破「超算上天」、「Al for Space」核心技术，并建立了智能计算软硬件系统与应用服务生态，是国内领先的高可靠、高性能、低功耗、低成本智能计算软硬件系统及解决方案提供商。
简单而言，他们的目标不是把一张显卡送上轨道，而是「在轨建机房」，「太空云计算」——
在太空建一个超算中心，让通导遥应用全部「在轨完成」。
听起来夸张？
实际上，从AI计算刚刚起步的2019年，他们就开始了行动，目前已经完成了太空智能计算的多项关键技术突破。
1. AU 1000： 首台多卡嵌入式星载AI计算机
2019年开始研发，2022年成功上天的这台设备，有三个关键成就：
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使用国产AI芯片突破32 TOPS
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解决星上高可靠计算
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支撑实时遥感分析
它所解决的，是「太空能不能稳定跑AI算力」问题。
2. AU 1000-3：分布式AI算力协同计算机群
2021年开始研发，2023年成功上天的这台设备，第一次让卫星之间像地面服务器一样互相协作。
它所解决的，是三机协同，让卫星组成「在轨分布式机群」。
3. 研发天基大模型，上注实现在轨部署
团队24年自研了断点续传技术，并通过15圈上注，实现天基大模型在轨部署，让一个大模型真正做到：
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星地动态上注
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在轨部署与更新
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稳定推理与决策
模型具备图像解析、语义交互、多模态能力，形成「太空智能决策链」：
感知→分析→判定→决策→行动
上述过硬的研发履历，给了中科天算的研发团队信心去完成更大的挑战。
在公司成立的时候，他们就有一个远大的目标。
中科天算在接受采访时表示：
借助于天基宽带网络的建设，「超算上天」将大大助力天基特有信息融合产生的价值属性，推动太空服务迈入「太空AI」时代，提升天基互联网的应用能力，为商业闭环提供重要支点。
他们把这一目标详细设计成「天算计划」：在太阳同步轨道部署模块化、可扩展的太空超算中心。
这一系统由能源舱、算力舱、通信舱三大模块构成，通过协同设计突破空间环境约束，实现「超算上天」的蓝图。
具体思路是：
1. 能源舱：太空超算的「绿色心脏」
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技术突破：采用柔性光伏阵列与模块化储能系统，总功率超100MW。光伏板以折叠发射、太空自主展开的方式部署，结合高效能源管理算法，动态调节能源分配，应对太空辐照波动。
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可持续性设计：借鉴地面绿电算力融合经验，利用太空太阳能实现零碳供能，显著降低对地面能源的依赖。储能装置采用高循环寿命固态电池，支持超算中心在轨道阴影区持续运行。
2. 算力舱：智能计算的「太空大脑」
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国产化算力集群：集成万张高性能计算卡，总算力达10 EOPS（即每秒一千亿亿次运算），支持模块化在轨组装与故障冗余替换。计算卡采用抗辐射加固设计，应对太空高能粒子环境。
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能效优化：创新液冷与辐射协同散热技术，解决太空真空环境高密度算力的温控难题。
3. 通信舱：天基信息网络的「神经中枢」
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激光织网架构：由100+台高功率激光通信器构成星间链路，总带宽10 Tbps，支持星地双向通信与星间分布式广播。
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多协议兼容性：适配国内主流卫星通信标准，实现与地面6G网络、深空探测器的无缝对接。
2026年，中科天算将实现首个GPU超算节点上天，「天算计划」将逐步验证能源舱在轨展开、算力舱卡群热控、通信舱激光组网等关键技术。
除了高昂的发射成本，太空超算中心的建设需直面两大核心技术挑战：宇宙辐射杀机与真空散热困局。
这是中国公司和马斯克、黄仁勋等美国巨头们所面临的共同困难。
1. 辐射防护：芯片的「隐形战场」
在太空中，高能粒子不仅会引发数据的「瞬态翻转」（单粒子效应），还会导致芯片的「永久衰变」（总剂量效应）。
对此，「天算计划」的算力舱通过国产芯片的抗辐射设计+动态模块备份+纠错算法，实现了系统级抗辐照能力。
2. 真空散热：从「风冷失效」到「流体革命」
散热是地面超算运行的关键环节。
太空环境没有空气对流，传统的风冷散热方式完全失效，散热问题成为超算上天面临的另一大挑战。
GPU等大算力器件的功耗极高，容易造成热量局部堆积，导致器件故障、老化甚至损坏。
以Starcloud-1中搭载的H100-PCIE为例，其芯片面积约为814 mm²，功耗以350 W计算，热流密度约43.0 W/cm²。
下表中列出了常见的太空导热方法，GPU芯片热流密度远超常规太空散热技术极限。
当算力突破大气层，人类正站在数字文明的新起点。
这场太空超算竞赛的终局，或许将决定未来百年哪个国家能真正掌握「数字命运共同体」的主导权。
参考资料：
[1] Moss, S. (2025, November 3). Starcloud1 satellite reaches space, with Nvidia H100 GPU now operating in orbit. DataCenter Dynamics. Retrieved from https://www.datacenterdynamics.com/en/news/starcloud-1-satellite-reaches-space-with-nvidia-h100-gpu-now-operating-in-orbit/
[2] 新华社. (2025, May 15). 我国成功发射太空计算卫星星座. 新华网, Retrieved from https://www.xinhuanet.com/tech/20250515/a4f002a57a304012865013110319f42d/c.html
[3] 中国科学院计算技术研究所. (2025, May 14). 智能机中心研制出天基大模型星载智能计算机. 人民网. Retrieved from https://finance.people.com.cn/n1/2025/0514/c1004-40479732.html
[4] 中国科学院计算技术研究所. (2025, 5 月 10 日). 智能机中心研制出天基大模型星载智能计算机. 中国科学院计算技术研究所. Retrieved from https://ict.cas.cn/xwgg/jssxw/202505/t20250510_7649719.html
[5] 科技日报. (2024, 9 月 22 日). 全球首个百亿级空天一体遥感解译基础模型「空天·灵眸」3.0 发布. 中国科学院. Retrieved from https://www.cas.cn/cm/202409/t20240922_5033101.shtml
[6] Liu Y, Han Y, Li H, et al. Computing over Space: Status, Challenges, and Opportunities[J]. Engineering, 2025.
