太空算力发展前瞻研究报告
(2026 年)
中国信息通信研究院云计算与数字化研究所
太空算力专业委员会
2026年9月
版权声明
本报告版权属于中国信息通信研究院 、太空算力专业委
员会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报
告文字或者观点的，应注明 “来源：中国信息通信研究院 、
太空算力专业委员会”。违反上述声明者， 编者将追究其相
关法律责任。
太空算力发展前瞻研究报告（2026 年）
前 言
AI 技术持续纵深拓展叠加 低轨星座规模快速增长，催生了太空
场景对实时响应、智能决策及高效服务的迫切需求。与此同时，地面
算力在能源供给与广域覆盖方面的瓶颈日益凸显，促使产业界持续探
索全新发展路径。将计算能力向轨道延伸，构建集在轨感知、智能处
理与天地协同的“太空算力”体系，是增强空间数字主权的关键支撑，
也是重构算力能源供给格局、驱动算力服务模式变革的重要路径，已
成为当前主要国家竞相布局的战略前沿。
在此背景下，我院联合太空算力专业委员会发布《太空算力发展
前瞻研究报告（2026 年）》，旨在系统梳理全球太空算力技术演进
趋势、应用场景与产业生态，深入分析我国在轨计算、星间通信、星
地协同等重点方向的基础条件、核心优势与关键瓶颈，为国家相关战
略部署和产业创新发展提供支撑。
太空算力产业尚处于起步探索阶段，产业链条长、关联覆盖广，
汇聚了众多前沿技术。本报告力求客观翔实，如存在疏漏与不足，敬
请读者给予批评指正，请反馈至邮箱：shaojianfeng@caict.ac.cn。
目 录
一、 产业发展背景 ..................................................................................................... 1
（一） 大国科技竞争加剧太空制权争夺 ........................................................ 1
（二） 地面能源瓶颈推动太空算力探索 ........................................................ 1
（三） 产业应用需求牵引算力在轨部署 ........................................................ 4
二、 主要国家发展态势 ............................................................................................. 4
（一） 美国 ........................................................................................................ 4
（二） 中国 ........................................................................................................ 6
（三） 欧洲 ........................................................................................................ 8
三、 技术架构演进路径 ............................................................................................. 9
（一） “单星计算”阶段（成熟落地） ...........................................................10
（二） “组网星座”阶段（中期规模化验证） ...............................................11
（三） “天地协同”阶段（远景探索） ...........................................................12
四、 太空算力产业链全景 ....................................................................................... 13
（一） 产业上游：算力载荷制造与发射 ...................................................... 14
（二） 产业中游：在轨服务运营与地面保障 .............................................. 22
（三） 产业下游：太空算力应用赋能 .......................................................... 26
五、 发展展望 ........................................................................................................... 30
（一） 深化战略研判，强化顶层规划与决策支撑 ...................................... 30
（二） 聚焦关键瓶颈，实现核心技术全栈自主可控 .................................. 31
（三） 构建开放生态，创
新产业模式与协同机制 ...................................... 31
（四） 扩大国际合作，深度参与全球治理与国际规则制定 ...................... 32
图 目 录
图 1 不同发展情境下的人工智能用电量预测 ..............................................3
图 2 太空算力技术架构演进路径图 ............................................................10
图 3 抗辐照计算领域 ....................................................................................14
图 4 互联与通信领域 ....................................................................................15
图 5 供电系统领域 ........................................................................................16
图 6 热控系统领域 ........................................................................................17
图 7 卫星平台设计制造领域 ........................................................................19
图 8 操作系统与工具链领域 ........................................................................20
图 9 可复用火箭领域 ....................................................................................21
图 10 我国已投用的航天发射场 ..................................................................22
图 11 在轨运营保障领域 ..............................................................................23
图 12 算力调度与服务领域 ..........................................................................24
图 13 星载 AI 应用研发 ................................................................................25
图 14 太空算力应用赋能领域 ......................................................................26
太空算力发展前瞻研究报告（2026 年）
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一、产业发展背景
（一）大国科技竞争加剧太空制权争夺
太空数字主权诉求日益迫切。太空作为继陆、海、空之后的第四
战略疆域，具备战略纵深大、
太阳能资源丰富、场景时效性高等独特
优势。2025 年，美总统签署《确保美国太空优势》行政命令，将太
空探索、开发与利用纳入国家战略体系，凸显大国对太空规则主导权
的争夺意图。而在近年来的地缘冲突中，地面集中式算力设施频频暴
露出的抗毁伤、抗干扰能力短板，也为在轨部署信息基础设施提供了
现实动因。欧盟于 2023 年开展 ASCEND（欧洲净零排放和数据主权
的先进太空云）项目可行性研究，并于 2024 年启动开发 IRIS²低轨通
信星座，正是落实数字主权自主可控的典型实践。
太空轨道与频谱争夺白热化。低地球轨道可用轨位有限，难以承
载全球巨型星座的规模化扩张需求，高价值轨位、频段组合的 L/S 波
段和 Ku/Ka 波段频谱资源正接近饱和。国际电信联盟遵循“先申报、
先使用”原则，使先发部署成为获取频轨资源的关键手段。截至 2026
年 6 月，SpaceX 星链在轨运行卫星突破 1.24 万颗，占全球活跃卫星
总数 60%以上，且仍在持续扩容。低轨卫星竞争已从单一技术验证，
全面升级为规模部署、先发优势与资源占位并重的战略博弈，后发国
家面临资源被挤压的严峻风险。在此背景下，我国需把握技术迭代窗
口期，通过积极申报抢占高价值频轨资源，避免在下一代空间基础设
施建设中受制于人。
（二）地面能源瓶颈推动太空算力探索
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地面智算基础设施用能矛盾突出。为支撑人工智能技术发展，地
面算力规模持续扩大，呈现集约化、高密度特征，对区域电网乃至国
家整体能源供给构成挑战。美国算力中心已面临能源短缺困境，电网
规划建设与人工智能发展节奏错配。尽管部分企业通过自建电厂或燃
气轮机发电补充电力缺口，但成本高企且收效有限。随着头部科技企
业持续加码 AI 基建，预计到 2028 年美国将面临 20%的电力缺口。当
前我国算力与电力虽基本实现协同，但算力用电增速仍处于高位。根
据中国信息通信研究院数据，2025 年我国算力中心用电量为 1960 亿
千瓦时，同比增长 300 亿千瓦时，增速为 18.1%，高于同期全社会用
电量 5.0%的增速。由于电网装机容量增长具有滞后性，算力设施用
电短期可能会对其他行业的用能空间造成挤占，中长期来看，若电力
供给能力未能同步提升，现有电力系统或将难以支撑我国大规模智能
计算集群扩容需求，进而制约人工智能产业发展。
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来源：中国信息通信研究院
图 1 不同发展情境下的人工智能用电量预测
太空算力中心具有能源成本优势。近地空间拥有近乎无限的太阳
辐射资源，部署于晨昏轨道的太空算力中心年均阴影时间较短，可通
过太阳能帆翼实现对计算载荷稳定供电。同时，由于不受大气层衰减
的影响，太阳辐照平均强度为 1367W/m²（AM0），太阳能电池阵列
的单位面积年发电量可达到地面光伏系统的 7 至 10 倍。在散热方面，
太空算力中心将利用太空深冷背景，依靠对外辐射形式为计算设备进
行散热。虽然辐射形式散热效率不高，但该过程无需依赖水的蒸发，
且辐射散热本身不消耗额外能量，具有较高绿色节能性。面向高热流
密度场景，随着泵驱对流系统等在轨主动热控技术的突破，主动+被
动结合的高效散热将成为可行路径。相较于地面算力中心能耗系统约
占总能耗近 1/3 的情况，太空算力中心有望在全生命周期内实现更高
质的单位算力能效比。
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（三）产业应用需求牵引算力在轨部署
满足空间数据时效性需求。空天信息产业的爆发式增长暴露了传
统“天感地算”模式的时效性短板。巨型低轨通信星座与行业遥感星群
的加速部署，产生了海量空间数据，但受限于星地链路带宽与过境窗
口，大量原始数据无法及时回传，导致信息利用率低、决策响应滞后。
太空算力通过将计算能力与 AI 模型前置至载荷端，推动数据处理模
式从“先下传后处理”向“天数天算”变革。这种在轨实时感知、智能判
读与协同决策的能力，使得卫星能够优先回传高价值结果信息，不仅
大幅提升了空间数据的利用效率，更显著增强了态势感知能力与应急
响应速度，从根本上重塑了空间信息的价值创造链条。
提升广域泛在算力覆盖能力。地面算力基础设施受物理空间、规
划审批及电力配套资源等因素制约，往往规划建设周期较长且地理分
布不均，虽然产业界已使用微模块、预制化等方式极大缩短建设周期，
但快速增长的人工智能应用场景需求仍导致算力供给与需求呈现一
定程度的空间错配和时间滞后。太空算力基础设施依托轨道运行特性，
突破地理界线限制，具备全域泛在接入能力，可与地面算力形成协同
互补。一方面为全球泛在场景提供无差别算力支撑，有效填补地面覆
盖空白的区域；另一方面通过星地算力调度，实现算力资源随需而动、
灵活分配，从根本上破解算力供给的地理约束，构建天地一体的泛在
算力服务体系。
二、主要国家发展态势
（一）美国
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政府层面：美国政府通过立法等手段激发商业航天创新活力。
2024 年 4 月，美国国防部发布首个商业航天整合战略，即《2024 年
商业太空融合战略》，旨在统筹国防系统内部资源，推动商业航天解
决方案深度融入国家安全空间架构。2025 年 7 月至 12 月间，特朗普
政府连续签署三份重要行政令，将算力基础设施与太空战略能力确立
为支撑美国国家安全与全球竞争力的核心支柱：《加速数据中心基础
设施联邦许可》将数据中心建设列为政府优先事项；《促进商业航天
工业竞争》明确简化授权与许可流程，以大幅提升发射频率并拓展新
型太空活动；《确保美国太空优势》则强调通过发展商业航天经济、
吸引资本投入等路径，巩固美国太空竞争力。 2026 年 7 月，联邦通
信委员会（FCC）经投票表决，决定对委员会卫星及地面站许可审批
流程进行全面现代化革新，大幅提速太空局各项业务办理效率。上述
一系列举措反映出，美国政府正通过战略整合、监管松绑与资本驱动，
正在系统性加速构建太空竞争优势。
产业层面：头部科技企业正加速推进太空算力工程化落地与商业
化应用。商业规划方面，2024 年 9 月，美国太空计算初创公司 Starcloud
发布技术白皮书，提出在近地轨道部署人工智能计算基础设施的构想。
2025 年 11 月，该公司首颗技术验证卫星 Starcloud-1 顺利入轨，试验
星搭载了英伟达 H100 加速芯片，用于开展在轨数据分析、运行大语
言模型等任务。2025 年 11 月，谷歌宣布启动“逐日者计划”（Project Sun
catcher），计划于 2030 年前后，在 650 公里高度的太阳同步晨昏轨
道部署由 81 颗卫星组成的 AI 计算集群，将搭载谷歌自研 TPU 芯片，
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并通过高带宽激光通信链路实现星间互联。2026 年初，美 SpaceX 和
Blue origin 分别向美国联邦通信委员会（FCC）提交发射数据中心卫
星的申请，两项目合计申报数量突破百万颗，拉开了频轨资源争夺序
幕。产业配套方面，由 Microchip 开发的 PIC64-HPSC 芯片在 NASA
喷气推进实验室的初步测试中，性能达到当前航天级芯片的 500 倍；
英特尔发布代号 Starfire 的航天级系统单芯片（SoC），可耐受-55℃
至 125℃极端温度和太空辐射环境；英伟达则推出了 Space-1 Vera
Rubin 太空计算模组，采用紧密集成的 CPU—GPU 架构和高带宽互联，
旨在为太空算力设施提供高性能计算支持。
总体来看，美国正通过资本制度创新与产业链垂直整合，力求在
下一代 AI 基础设施竞争中占据先发优势，其在太空算力领域已进入
商业化落地快、资本投入活跃的新阶段。在政策层面，政府通过简化
频谱与轨道审批流程，有效激发商业活力；在产业层面，科技巨头主
导商业计划，依托快速迭代模式不断夯实技术基础。
（二）中国
政府层面：顶层设计与阶段性目标逐步确立。2025 年 11 月，国
家 航 天 局 正 式 发 布 《 推 进 商 业 航 天 高 质 量 安 全 发 展 行 动 计 划
（2025—2027 年）》，并设立商业航天司作为专职监管机构，标志
着我国商业航天由试点验证阶段全面迈入产业化落地新阶段。 2026
年 8 月，工业和信息化部等七部门办公厅（办公室）发布《关于开展
2026 年工业和信息化领域创新任务揭榜挂帅工作的通知 》，并在通
信方向设置算力高质量发展技术等专题。算力高质量发展技术涉及太
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空算力 8 项内容，旨在以关键技术攻关推动太空算力产业科学、有序、
高质量发展。地方层面，湖北、北京等地充分发挥地方产业集聚与政
策灵活优势，积极开展先行先试。规划布局层面，湖北省印发《湖北
省加快算网存用协同发展的若干措施》，提出依托武汉国家航天产业
基地，打造太空边缘计算服务能力。北京市发布《太空数据中心建设
规划方案》，提出“天数天算—地数天算—天基主算”的三步走路线。
务实举措层面，北京亦庄已完成北京太空智算研究院筹建工作，统筹
布局共性技术实验室与中试平台，同步发布关键共性技术攻关榜单，
多举措加强对太空算力领域的有序推进。
产业层面：产学研用协同发力，技术验证与产业布局同步推进。
当前，我国商业航天领域创新活力持续释放，市场对太空算力前景高
度看好。国星宇航、轨道辰光、无锡星联体、理工雷科等企业积极投
入，将资源投向核心技术研发、技术人才引进，稳步推进技术验证与
产品迭代。同时，头部企业加速垂直整合，布局专业化运营主体。例
如，星际荣耀全资设立太空算力公司，依托自身可复用火箭能力支持
拓展太空算力业务。在技术探索方面，国家队、高校及商业航天企业
围绕重点领域组织开展试验验证工作。长征十乙、朱雀三号相继完成
一子级回收试验，三体计算星座完成在轨组网验证。此外，一批涵盖
计算、通信、散热、供电等核心环节的设备系统已陆续完成样机试制，
即将开展实际在轨验证。
总体来看，我国太空算力发展呈现“国家战略牵引、全栈技术自
研与产学研用协同”的鲜明特征，产业正稳步跨越单点突破与试验验
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证阶段，全面迈向体系化、规模化与商业化发展的新阶段。在政策层
面，顶层设计与阶段性目标正在逐步探索，工信部等行业主管部门积
极引导前瞻技术研究和产业生态培育；在产业层面，产学研用各方深
度协同，持续推进核心技术攻关与应用场景探索。
（三）欧洲
政府层面：欧洲将太空算力视为关乎数字主权与战略自主的关键
领域。2023 年，欧盟委员会启动了 ASCEND（欧洲净零排放和数据
主权的先进太空云），根据规划，该项目拟于 2036 年前部署 13 座天
基数据中心，总容量达 10MW。2024 年，欧盟委员会发布《欧洲战
略技术平台（STEP）指导说明》，将航天级半导体技术列为关键战
略技术。2025 年，欧洲太空政策研究所（ ESPI）发布报告指出，天
基数据中心建设竞赛已步入实质性阶段；同年，欧洲空间局（ESA）
发布《2040 技术愿景》报告，明确了实现战略自主、降低发射成本
以及保障太空进入可持续性与安全性的核心技术路径。
产业层面：整体仍处于概念论证与小范围技术验证为核心的早期
阶段。在概念探索上，意大利 D-Orbit 公司提出“太空云服务”概念，
其模块化卫星平台可提供标准化机械与数据接口，支持计算或传感载
荷灵活集成，形成可重构的边缘计算单元；法国 Alatyr 公司则创新提
出利用空间机器人在轨组装模块化数据中心的方案，探索算力基础设
施的空间部署新路径。在产业实践上，2026 年 2 月，法国 NanoXplore
公司与意法半导体联合推出的 NG-ULTRA 抗辐照 SoC FPGA 通过欧
洲航天标准 ESCC 9030 认证，填补了欧洲高可靠星载算力芯片的空
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白；2026 年 3 月，比利时 Edgx 公司在 ESA 支持下，借助 SpaceX 火
箭完成基于英伟达平台的 Sterna 星载边缘 AI 计算机首次在轨演示，
验证了商用 AI 架构的太空适配性。
总体来看，欧洲太空算力发展呈现“战略自主导向、政策先行、
技术预研为主”的特征。政策层面聚焦数字主权与长远规划，ASCEND
等项目布局清晰。但产业端受限于资源分散及低成本发射能力不足，
尚未形成对标中、美的商业主导力量，发展路径侧重稳健可控与标准
引领，而非商业资本驱动的实践验证。
三、技术架构演进路径
伴随卫星平台、抗辐照计算硬件、星间通信链路、可重复使用火
箭等关键技术的持续突破，太空算力架构正经历从单点离散处理到分
布式协同、再到资源池化与一体化调度的跃迁式演进。从工程实现与
系统能力维度，可将其划分为三个递进发展阶段：以单星智能为核心
的“单星计算”阶段，具备星上独立处理能力；以星间链路高速互联与
多星任务协作为特征的“组网星座”阶段，具备分布式协同能力；以及
以天地算力统一编排为特征的“天地协同”阶段，具备算力泛在服务能
力。三者在系统架构、组织模式、协同机制及业务服务等能力上呈现
显著差异。整体而言，太空算力发展遵循“需求牵引、能力递进”的多
阶段演进逻辑，不同阶段对应各异的技术难点、算力协同形态与典型
应用场景。
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来源：中国信息通信研究院
图 2 太空算力技术架构演进路径图
（一）“单星计算”阶段（成熟落地）
“单星计算 ”阶段是将传统 “数据采集终端 ”升级为具备自主智能
处理能力的“在轨边缘计算节点”，以验证在轨计算的技术可行性。这
一阶段，通信、遥感、导航等应用卫星通过搭载高性能抗辐照计算模
块，实现了从“天感地算”到“天数天算”的转变。卫星可在星上完成图
像筛选、目标识别、信号解译与数据压缩，仅回传高价值分析结果或
关键数据，将遥感数据应用时效从小时级压缩至分钟级甚至秒级，为
灾害监测、国防安全、应急通信、气象预测等时延敏感型应用提供关
键支撑。
“单星计算”阶段需围绕“芯—通—电—热”集中开展技术攻关。芯
片层面，星载 AI 处理器需在太空强辐射、极端温差等复杂环境下，
通过软硬件结合实现接近地面同级芯片的算力密度与能效比，为在轨
智能处理提供核心算力支撑。通信层面，需构建高可靠星间、星地链
路，通过协议层、硬件层与算法层协同优化，确保在轨通信数据零丢
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失、低时延回传。供电层面，星上能源系统需具备大功率输出与动态
响应能力，满足 AI 计算载荷的功率匹配与瞬态响应需求，保障计算
任务连续稳定运行。散热层面，需攻克真空环境下的高效热排散技术，
以应对智能计算载荷高热流密度挑战。
（二）“组网星座”阶段（中期规模化验证）
“组网星座”阶段依托星间高速链路，将分散的单星算力节点互联
为具备协同计算能力的分布式算力网络，实现算力资源的初步整合。
这一阶段，同星座内多颗卫星通过星间通信链路构成动态算力集群，
支持分布式推理、联合解算与跨轨道面任务迁移，推动卫星系统从“单
点智能”向“多星协同”演进。当单星算力不足时，可调用邻近闲置节
点实现任务分担，形成弹性算力供给。产业层面，我国三体计算星座
首发任务已验证组网与在轨模型部署能力， 比利时 EDGX 公司 的
STERNA 星载 AI 边缘计算系统、开普勒通信公司的在轨边缘计算集
群，均已实现星载边缘计算的在轨稳定运行，行业正逐步迈向多星组
网的工程化应用阶段。
“组网星座”阶段需突破动态拓扑组网、计算架构研发、星座级资
源调度三大核心难点。在组网层面，需攻克高动态轨道下星间链路快
速建链与稳定保持技术，配合动态路由技术，解决大规模星座动态拓
扑的路由收敛与网络自愈难题。在分布式计算架构层面，需设计适应
卫星高动态、高时延及间歇性连接特性的分布式计算协议与容错机制，
支持任务在节点间的动态迁移、负载均衡与故障自动旁路，同时研究
星上异构计算资源的协同调度与能效优化方法。在星座级资源调度层
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面，需构建基于 AI 驱动的动态资源调度系统，实时感知星座组网状
态及各计算节点状态信息，实现计算、通信、存储与遥感载荷的多维
资源联合优化，并建立适用于在轨环境的操作系统与容器化 AI 框架，
支持算力资源的虚拟化切分、多租户隔离与远程镜像更新。
（三）“天地协同”阶段（远景探索）
“天地协同”阶段是太空算力发展的远景目标与最终形态，旨在构
建天地一体化算力服务体系。该阶段将依托发射成本持续下降、分布
式协同机制充分成熟、在轨运维体系完善等前提条件，实现算力卫星
的大规模批量生产与组网发射，在轨对接建成算力规模达 MW 级乃
至 GW 级的太空算力中心。技术形态上，太空算力中心将集成以高性
能 GPU、TPU、NPU、ASIC 等 AI 加速芯片为核心的星载异构计算
载荷，构建与地面算力中心同源同代、面向空间环境星载化适配的高
性能算力底座。服务体系上，太空算力基础设施将突破星座边界，形
成“太空算力节点 —高速星地互联信息通道 —地面算力节点 ”三级联
动的算力服务体系，支撑构建“云—边—端”协同的太空计算生态，实
现天地一体化的任务协同态势。
“天地协同”阶段的核心挑战 在于从技术验证转向常态化运营与
商业服务。在轨运维层面，需突破大规模算力设施的常态化部署、在
轨维护与设备更替能力，攻克计算设备的在轨更换、故障节点自主隔
离与算力容量滚动扩展难题，保障太空算力中心长周期连续可用。运
营服务层面，需建立天地一体的算力运营体系，实现计算资源的商业
化计量、计费与交易，构建面向多元用户的服务接口与 SLA 保障机
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制，推动太空算力从专用设施向公共服务转变。商业闭环层面，需探
索可持续的商业模式，平衡巨额建设投入与服务收益，通过培育 “太
空算力即服务”等高附加值应用场景，验证太空算力的商业价值。
四、太空算力产业链全景
随着太空算力战略价值日益凸显，产业资源加速集聚。传统航天
企业依托技术积累率先开展适配性预研，星载智能计算、抗辐照芯片
及天基软件定义等科创企业集中涌现，推动产业链初步成型。该产业
链涵盖上游载荷制造与发射、中游在轨运营与地面保障、下游应用赋
能三大核心环节。三者纵向贯通、互为支撑，形成可预期的商业闭环。
本报告系统梳理产业链上、中、下游的各主要领域，旨在呈现我
国太空算力产业发展全景态势。
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（一）产业上游：算力载荷制造与发射
1.抗辐照计算
来源：中国信息通信研究院
图 3 抗辐照计算领域
计算设备是太空算力系统的核心基础，其可靠性直接决定着在轨
计算任务的成败。空间环境要素与星上的电子元器件和材料发生相互
作用，会产生各种空间环境效应，如单粒子翻转、单粒子闩锁，轻则
产生计算错误，重则造成芯片烧毁。为此，需采用特殊手段进行加固。
围绕芯片加固主要分为三层，分别是硬件加固、软件加固与系统级加
固。硬件加固层面通过抗辐射工艺与冗余纠错电路从物理上抑制辐照
效应；软件加固层面借助指令冗余、控制流检测及周期性重置等手段
提升容错能力；系统级加固则引入冷热备份、任务动态迁移等架构保
障。目前，业界针对传统 DSP、FPGA 芯片抗辐照加固已有成熟经验
积累，但太空算力未来更多面向高性能计算业务场景，要求芯片制程
先进、成本可控，目前，我国企业围绕 AI 计算芯片采取双线并行道
路，如雷科空天自研太空算力 AI 芯片与配套软件栈，芯片通过低开
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销加固设计实现了较高的抗辐照指标，在保障空间环境高可靠运行的
同时，实现了高性能与抗辐照能力的协同优化。观宇芯算等企业基于
COTS 器件开展抗辐照加固与适应性改造，重点解决通用芯片在星载
环境中能效不足、数据搬运开销大、模型推理效率低和可靠性保障成
本高等问题。
2.互联与通信
来源：中国信息通信研究院
图 4 互联与通信领域
高速互联网络是太空算力实现数据流转与分布式协同计算的重
要基础设施，依靠激光、射频等方式实现互联。激光具有频率高、波
束窄、方向性好等特点，相比射频通信方式，能够提供更大的传输带
宽，且收发终端在体积和功耗上更具优势。激光通信系统典型组成包
括星载/地基激光通信终端、高精度捕获跟踪瞄准（ ATP）分系统、
光学天线及高速调制解调单元。为进一步对抗大气湍流，终端通常还
会集成自适应光学波前校正模块，并与微波链路构成混合备份架构，
以保障星地链路的可用度。目前，星间激光通信已在卫星互联网场景
实现规模化应用，技术体系完全适用于太空算力领域。2026 年 7 月，
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氦星光联支撑“三体计算星座”首发高链激光链“05-08 链”完成 1000km
星距宽带星间激光通信验证，实现了高速业务可靠传输及链路长效稳
定建链。星地激光通信受大气湍流等因素干扰，易产生信号衰减、光
束漂移与链路中断等问题，业界积极开展技术攻关。 2026 年 1 月，
中国科学院空天信息创新研究院成功开展 120Gbps 星地激光通信业
务化应用实验，为克服星地链路大气传输阻碍提供了宝贵经验。光邮
星空提出星地高速激光通信系统解决方案，通过模式分集处理技术、
空间光数字信号处理技术，配合 ARQ 重传技术，可有效抑制大气湍
流影响，保障整体链路可用率≥95%。
3.供电系统
来源：中国信息通信研究院
图 5 供电系统领域
星上供电系统保障太空算力服务持续稳定运行。传统应用卫星的
功耗通常在千瓦级别，而太空算力载荷的功率等级将提升至百千瓦级
甚至兆瓦级别，对供电系统的发电能力、储能容量、功率变换效率提
出了极高要求。当前，空间供电系统主要依赖太阳能电池阵列与储能
电池组的联合供电模式，并围绕“发电—储能—配电”三大环节加速技
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术迭代。在发电端，砷化镓（GaAs）电池与硅基异质结（HJT）电池
呈现并行发展态势。砷化镓电池抗辐照能力强，量产水平高，已广泛
应用在航天领域，业界正围绕降本与光电转换效率开展研究，代表性
产品包括聚光型及多结砷化镓电池。硅基异质结电池依托成熟的硅基
产业链、综合成本约仅为砷化镓的 1/3，符合商业航天降本的核心诉
求。针对其超薄硅片抗应力弱、抗辐照工艺缺失等问题，业界正通过
应用 p 型衬底并优化材料、结构，以兼顾成本、性能与可靠性。远期
来看，柔性钙钛矿/晶硅叠层电池以更高理论效率与超轻超薄优势，
被视为太空算力发电端的最优解决方案。在储能端，业界正聚焦轻量
化、高安全性与高能量密度，推动高比能锂电池与固态电池技术持续
突破。同时，大功率、高效率的电源控制与分配单元（PCDU）负责
全星电力的智能调度，保障算力集群在高负荷、高动态工况下的电力
安全与稳定。
4.热控系统
来源：中国信息通信研究院
图 6 热控系统领域
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星上热控系统需要应对 AI 算力载荷的长周期高负荷运行与瞬时
强波动。在轨热控技术可分为被动式和主动式两类，被动式热控技术
产品包括热管、热控涂层及隔热组件等，依托材料、结构的固有物理
特性实现温度调节，无需消耗星上能源，具有高可靠性、无振动、长
寿命等优势，是航天器热控的基础手段。主动热控技术则引入了机械
循环装置，通过增强工质流量并配合大尺寸辐射翼实现高效散热。面
向太空算力场景，星上热控系统需应对星载 AI 计算芯片高热流密度、
强瞬态冲击下的散热挑战，并满足卫星平台严苛的空间布局约束。对
此，业界持续相关推动技术迭代。热数科技自主研发的泵驱两相流体
回路系统，采用自主工质与梯度蒸发器结构设计，对流道布局、工质
分配与相变换热过程协同优化，兼顾高性能传热与高精度温控。兰洋
科技提出“卫星主体结构机热一体化”设计，将两相流道、承力舱板、
芯片安装基板和辐射散热接口高度集成，使卫星主体结构同时具备机
械承载、热量收集、两相输运和温度调节功能，从而精简构件数量、
提升平台复用率。还有部分企业聚焦热设计仿真、接头阀门、管路材
料等关键环节，持续推动形成覆盖在轨热控全链条的技术协同体系。
5.卫星平台设计制造
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来源：中国信息通信研究院
图 7 卫星平台设计制造领域
卫星平台承担载荷的结构承载、辐射屏蔽、供电散热与姿态控制
等基础职能。目前，业界围绕卫星平台的在轨部署可分为分布式集群
与大型轨道设施两类路线。分布式集群即算力星座，由大量小型化、
模块化卫星组成紧密编队，通过高速星间链路协同工作，以 SpaceX
的 Starmind 以及国星宇航的“星算”计划为代表。该路线支持渐进式组
网与灵活扩容，且以整星替换规避在轨组装难题。例如，国星宇航星
时代系列卫星，通过搭载不同等级算力载荷，并依托星间 /星地激光
通信系统实现组网通信，构建起中心算力与边缘算力协同的梯度服务
能力。大型轨道设施则采用空间站构型，由多个载荷舱段在轨拼接而
成，以 Starcloud、轨道辰光的太空算力项目为代表，其优势在于算力
高度汇聚、单体算效突出，但系统复杂度极高，需重点突破大型结构
在轨组装与长期在轨维护等关键技术。对此，轨道辰光正集中资源开
展在轨自主相对导航、全弧段姿态轨道协同控制、快速可靠对接等核
心技术攻关，以支撑未来 MW 级太空算力设施部署与扩容。
6.操作系统与工具链
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来源：中国信息通信研究院
图 8 操作系统与工具链领域
基础软件的核心任务，是在高时延、断链路、强异构环境下，实
现算力资源的高效汇聚与自治运行。传统星载嵌入式系统面临功能固
化、接口封闭及算力孤立的局限，天基分布式操作系统旨在打破传统
卫星“一星一应用”的封闭模式，依托软件定义卫星（SDS）与资源虚
拟化技术，向下屏蔽异构硬件差异，向上提供标准化的开发与运行环
境。在操作系统的统筹调度下，同一星座可根据任务需求动态重构，
支撑分布式协同计算、多源数据在轨融合等场景，有效提升在轨算力
资源利用率。在操作系统之上，太空算力工具链是连接地面开发与在
轨运行的关键工程化通道。工具链的核心作用是屏蔽星载异构芯片的
指令集差异，为算法开发者提供统一的编译部署框架。为此，工具链
需具备端到端编译部署与硬件在环仿真能力，针对星载抗辐照芯片、
AI 加速器等异构硬件，提供算子级自动优化与在轨热更新支持。同
时，工具链应支持多前端算法框架与多后端指令集的无缝适配，降低
空间算力应用的开发门槛与迁移成本。
7.可复用火箭
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来源：中国信息通信研究院
图 9 可复用火箭领域
可复用火箭决定太空算力载荷能否低成本、高频次进入太空。可
复用火箭技术难度高、研制周期长，关键核心技术包括具备深度节流
能力的可重复使用发动机、高精度制导与控制系统、可频繁承受最大
动压与气动热环境的箭体结构，以及支撑快速检修维护的运营管理体
系。目前全球仅中美两国掌握相关技术。美国 SpaceX 猎鹰九号已实
现成熟商业化运营，并正在推进大运载的“星舰”项目。我国方面，2026
年 7 月，长征十号乙运载火箭成功实现一子级海上网系捕获回收，正
稳步开展检修工作，将择机进行复用发射。与此同时，我国多家民营
火箭企业的型号已陆续进入试飞阶段，各方在箭体材料、推进剂选择
与回收方式上各有侧重。例如，蓝箭航天朱雀三号采用不锈钢箭体+
液氧甲烷推进剂组合，兼顾材料成本、热防护性能与发动机可维护性，
于 2026 年 8 月 19 日成功发射入轨并实现一子级陆地回收。星际荣耀
双曲线三号采用通用芯级设计，可支持本场回收与航线下回收，在整
箭构型与落点选择方面更为灵活。从行业发展来看，单次回收成功并
不等同于具备成熟的复用能力，只有将生产、发射、回收与检修维护
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等环节全面打通，构建起常态化运转的闭环体系，才能真正实现低成
本、高频次发射。
（二）产业中游：在轨服务运营与地面保障
1.航天发射支持系统
来源：中国信息通信研究院
图 10 我国已投用的航天发射场
航天发射基础设施及相关配套服务将为各类商业火箭提供标准
化、通用化、高可靠的发射保障。针对太空算力星座“部署周期紧、
组网规模大”的特点，商业发射服务正从传统的“整箭定制发射”向“标
准化拼车发射”“常态化专车发射”及“应急补网快速发射”等多元化模
式演进，提供低成本、高时效、高韧性的发射选择。在发射场资源布
局方面，我国目前有酒泉、太原、西昌与文昌多个国家级发射场，并
已投用海南商业航天发射场、东风商业航天创新试验区、东方航天港
等商业基地，形成覆盖内陆与沿海、兼顾多纬度多倾角轨道的发射能
力网络。为支撑多元化发射模式与高密度发射需求，发射场在配套服
务层面也持续创新，试验指挥区通过流程数字化，实现一体化测发信
息融合，强化火箭全周期测控水平。发射塔架与支持设备采用通用化、
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模块化设计，兼容多型火箭的快速对接与状态切换。场区作业流程扁
平化，发射工位采用水平组装、水平测试、水平转运的“三平”快速测
发模式，配合快速加注系统，显著降低非技术性等待成本。航天发射
服务通过设施与流程双重创新，共同构成算力载荷发射入轨的全链条
保障能力。
2.在轨运营保障系统
来源：中国信息通信研究院
图 11 在轨运营保障领域
太空算力星座在轨运营保障由星座测运控与在轨运维两部分组
成。测运控系统由地面站、天基中继卫星组成，统筹承担轨道姿态调
控、下行数据接收、在轨状态监视、故障诊断与处置等多项关键任务，
其技术能力与服务水准，直接关系到算力星座的运行效率与在轨安全
性。目前，我国商业测运控行业已初具规模，地面站网布局覆盖国内
多个省市及海外关键节点，大口径天线、核心测控终端等关键装备基
本实现核心技术自主可控。面对算力星座加速组网、空间碎片环境恶
化及碰撞风险加剧等挑战，在轨测运控技术正加速向智能化、自主化、
全球化方向演进，通过提升管控精度与响应效率、构建完善的全球测
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控网络，以应对复杂空间环境并支撑算力服务的泛在化供给。与此同
时，面向算力星网场景下异构太空算力基础设施，需重点强化在轨作
业能力。该环节高度依赖空间机器人技术，其核心在于突破多模态感
知与智能自主操作关键技术，以支撑在轨组装、维护维修及硬件扩展
等复杂任务的高效执行，最终保障太空算力系统的可持续拓展与长期
稳定运行。
3.算力调度与服务
来源：中国信息通信研究院
图 12 算力调度与服务领域
算力调度与服务是太空算力产业链中游的价值核心，旨在将在轨
计算资源纳入天地协同算力体系。相较于地面算力中心，太空算力面
临星间链路带宽受限、星座拓扑高动态变化等物理约束，且用户对算
力规模与服务时延等存在差异化需求。因此，算力调度体系需突破传
统静态资源分配模式，构建基于链路质量与节点负载预测的动态负载
均衡机制。在战略定位上，太空算力与地面算力为优势互补关系而非
同质竞争。因此，在服务模式层面，应积极探索与地面算力网络的深
度融合，构建多层级差异化服务体系。在运营机制层面，需配套建立
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统一的算力标识、跨域计量计费及服务质量保障体系，从而形成涵盖
资源调度、服务交付至收益结算的完整商业闭环。当前，产业界正逐
步构建起从服务模式、底层架构到运维保障的完整生态。星际天算提
出的“星上感知－星上计算－星间传输－地面应用”闭环服务模式，旨
在通过整合运载发射与算力服务全链条资源。无锡星联体正着力推进
太空算力网分级架构、异构算力底座及统一接口标准的研制，计划于
2027 年内依托 6 颗技术验证试验星，完成通信、遥感与算力协同能
力的在轨验证，并实现典型应用场景的全链路闭环。
浩瀚深度则聚焦
算力调度服务能力保障，构建自主可控的星载网络质量测试与实时流
量监测能力，覆盖星间、星地及多星多跳网络，支撑星座组网验证、
业务 SLA 保障和在轨运维。
4.星载 AI 应用研发
来源：中国信息通信研究院
图 13 星载 AI 应用研发
星载应用直接面向用户需求。卫星平台存在严格的尺寸、重量、
功耗及成本约束，并面临抗辐照、耐极端温差等空间环境挑战，星载
应用必须基于星载异构计算架构进行设计与适配。随着在轨算力规模
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的演进，星载应用发展将呈现出明显的阶段性特征。在“单星计算”阶
段，单星平台资源有限，应用主要聚焦通信、导航、遥感等基础场景
的边缘推理。此类应用通过极限量化、剪枝与知识蒸馏，以适配算力
配置，主要承担星上数据初步处理任务。进入“组网星座”阶段，多星
互联构建起分布式网络，伴随高性能 AI 抗辐照芯片投用，算力、算
效显著提升，推动星载应用向复杂智能化任务场景演进。典型需求包
括多源异构数据的在轨实时融合处理等，应用形态也由单星独立工作
逐步转变为星间智能协同。随着产业向“算力星网”终极目标演进，天
地一体化泛在算力网络基本成型，海量在轨算力赋能星载应用实现能
力跃升，使其具备复杂任务自主决策与闭环执行能力，演进为在轨智
能体形态，届时天基智能将深度融入天地协同服务链路，全面释放太
空算力价值。
（三）产业下游：太空算力应用赋能
来源：中国信息通信研究院
图 14 太空算力应用赋能领域
太空算力产业链下游是价值落地与商业化兑现的核心环节，凭借
实时响应与全域覆盖的核心优势，精准赋能企业、政府及用户三大应
用主体。
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1.自然资源监测
革新遥感作业模式，赋能全域自然资源智能监测。传统模式下，
卫星遥感数据依赖地面进行处理，受制于卫星过境窗口，存在下行链
路资源受限、时效性低等短板。遥感卫星通过搭载算力载荷，大幅提
升数据利用水平，推动遥感智能化发展 。在农业遥感中，基于 MSI
数据在轨融合分析，可用于耕地自动提取、病虫害与干旱胁迫监测及
作物产量估测；在林业遥感中，结合中波红外数据在轨处理，可快速
识别林火与非法采伐；在气象、海洋与水文遥感中，依托星载算力开
展快速辐射传输计算与辐射率数据同化，可实时反演大气可降水量、
大气温湿廓线及海面有效波高等要素，支撑台风、洪涝等灾害预警。
2.应急抢险与公共安全服务
构建独立算力底座，支撑全域应急抢险救援。面向极端灾害导致
地面通信与电力中断的场景，低轨算力卫星不受地形地面设施限制，
能够独立组网完成感知与计算任务：一方面，通过在轨实时比对灾前
灾后遥感影像，快速识别淹没、坍塌及道路阻断区域，生成灾情态势
图并推送至应急指挥端；另一方面，针对山区、孤岛等救援盲区，融
合北斗定位与灾情态势数据，在轨规划最优搜救路径。此外，该模式
还可拓展至常态化治理场景，支持非法盗采行为监测、跨境违规活动
巡查及大型活动安保动态风险预判，形成“平急两用”的天地一体化应
急算力灾备体系。
3.全域智能互联
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提供泛在算力接入，支撑空天地一体化算力网建设。卫星互联网
提供物理连接底座与全域覆盖，太空算力赋予在轨实时计算与智能处
理能力，二者共同驱动新一代信息基础设施向“天地一体、通算融合”
架构演进。具体而言，通信层面，由星上算力承担星上基带处理、星
间路由和资源调度，提升天地接入效率与系统容量。感知层面，由星
上算力支撑感知数据的实时处理与特征提取，地面系统完成多源融合
与高精度定位校验。智能化层面，通过构建天基边缘智能计算节点实
现在轨 AI 推理，支撑天地协同智能决策。计算层面，将太空算力纳
入天地一体化算力资源池，提供算随网动的弹性服务。
4.国土规划与城市治理
赋能城市精细化治理，搭建天地协同数字孪生体系。太空算力依
托广域覆盖、周期重访和多源遥感在轨处理能力，弥补地面摄像头、
传感器等感知手段点位覆盖不足，支撑天地协同的数字孪生应用，服
务国土空间规划与城市精细化治理。在国土空间规划中，利用高频次
遥感影像在轨解译，可动态监测城镇开发边界、永久基本农田和生态
保护红线，自动识别违法建筑、闲置土地、违法违规用地和生态破坏，
辅助国土空间用途管制、城市扩张监测评估及实景三维模型更新。在
城市治理中，通过大范围、多时相遥感数据在轨分析，可支撑交通基
础设施监测、市政设施巡检、能源设施监管和生态环境执法。
5.低空经济
消除低空监测盲区，保障飞行器规模化安全运营。传统低空监视
依赖地面雷达与通信基站，受视距传播和地形遮蔽制约，低空飞行面
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临“监视盲区、通信失联、算力不足”等核心瓶颈，飞行器跨区域飞行
易出现失联和航线冲突。低轨算力卫星依托星上高性能算力，实时汇
聚全域北斗定位与 ADS-B 监视数据，在轨并行处理海量飞行轨迹，
实现冲突探测、异常行为识别及设备状态预警，并通过星地链路低时
延下发管制指令。针对电力巡检、物流配送等无人机集群作业场景，
可将集群调度与航路规划等计算任务从地面边缘节点卸载至星上执
行，支撑多机协同与动态航路优化。同时联动地面低空飞行综合监管
平台，融合起降点周边人流车流信息，辅助空中流量疏导，为低空产
业规模化运营提供坚实的安全算力底座。
6.空间态势航天安全
强化空间态势感知，保障在轨航天资产安全运行。传统空间目标
监视依赖地面雷达与光学设施，受观测弧段、视距传播及大气条件制
约，存在覆盖不全与数据滞后等瓶颈。随着太空目标数量呈爆发式增
长，传统“天数地算”模式响应延迟高、数据传输压力大，难以满足碰
撞预警等场景的时效需求。依托太空算力构建的空间态势感知系统，
通过将算力载荷前置星上，可在轨自主完成非合作目标检测识别、定
轨及碰撞风险研判，并对空间站、商业卫星等重点资产进行连续监控，
精准识别恶意抵近与轨道异动等威胁，显著减轻地面测控负担，有效
支撑海量商业卫星组网下的太空交通治理。
7.具身智能
破解算力供给瓶颈，支撑全域自主作业能力闭环。传统具身智能
深度绑定地面本地算力，在野外无人地形、深空航天维修、极地科考、
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灾害应急救援等极端场景中存在三重瓶颈：一是本地算力硬件部署困
难、续航能力差，难以搭载高性能算力芯片；二是地面通信基础设施
覆盖不足，云端算力远程调用面临链路中断、高时延、高丢包等问题；
三是算力卸载与指令协同缺乏标准化协议，跨链路、跨平台指令难以
精准闭环，导致自主作业能力不足，制约产业化落地。太空算力凭借
全域覆盖、不受地形限制等优势，依托在轨卫星提供核心算力，星上
大模型提供推理能力，通过专用星地链路完成数据传输，配合控制交
互与前端指令输入，形成“自然语言指令输入—星上大模型推理—星
地传输－地面机器人执行”的全闭环智能控制体系，支撑具身智能体
环境感知、识别推理、行为执行与自主优化的全链路闭环，实现全域
自主作业能力覆盖。
五、发展展望
（一）深化战略研判，强化顶层规划与决策支撑
当前全球空天资源竞争日益激烈，轨道与频率资源日趋紧张，加
之人工智能技术迭代迅猛、产业格局深刻调整。我国应牢牢把握新一
轮科技革命和产业变革机遇，加强对太空算力产业的前瞻布局。
一是健全协同推进机制。建立多部门联合的太空算力产业发展协
同推进机制，充分发挥各部门在项目审批、技术研发、产业规划、资
源保障等方面的优势，形成跨部门、跨领域的工作合力，统筹推进频
轨资源申请、重大项目布局等重点工作。二是制定产业发展行动计划。
系统研判全球太空算力技术演进与产业格局，明确我国太空算力产业
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发展的总体目标、重点任务与实施路径，提出阶段性发展目标与重点
工程，研究编制相关政策文件为产业发展提供行动指引。
（二）聚焦关键瓶颈，实现核心技术全栈自主可控
太空算力是信息技术与
航天工程的深度交叉融合，依赖航天底层
技术作为核心支撑。我国应依托航天领域的深厚积淀与技术先发优势，
将工程经验转化为产业胜势，加快培育太空算力创新生态。
一是健全自主可控产品体系。依托国家科技专项与“揭榜挂帅”机
制，围绕计算、通信、供电、散热等重点领域开展技术攻关，构建自
主可控、完备可靠的太空算力软硬件产品体系，确保关键环节不受制
于人。二是强化面向商业化的产业链协同攻关。以可量产、低成本为
导向，支持龙头企业联合高校，科研院所等组建创新联合体，推动航
天级技术向商业化、标准化适配。同步规划建设测试验证与成果转化
平台，加速产品优化迭代速度，夯实太空算力规模化应用基础。
（三）构建开放生态，创新产业模式与协同机制
我国太空算力产业生态尚处于形成期，面临着星地协同架构不统
一、应用场景与商业闭环不清晰、技术标准碎片化等突出挑战。产业
界需重塑产业协作流程，探索建立适应航天、人工智能、算力多领域
融合的开放型产业组织模式。
一是打造多层次协同创新与标准生态。依托太空算力专业委员会
等行业组织，建立常态化跨领域研讨与联合攻关机制，加快制定接口
协议等关键技术标准，为产业协作提供统一技术底座。二是培育可落
地的商业化运营模式。探索共享经济理念，支持建设开放型太空算力
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资源服务平台，推动制定算力资源按需租用等服务标准，培育多元商
业模式。
（四）扩大国际合作，深度参与全球治理与国际规则制定
我国太空算力产业应坚持技术创新与规则构建并重，在筑牢国家
安全底线的前提下，主动参与全球太空治理体系建设，推动产业技术
优势转化为制度性话语权。
一是主动参与相关国际规则制定。强化标准研制，主动参与空间
治理与太空算力领域国际规则制定，支持国内企事业单位深度参与国
际电信联盟（ ITU）、国际标准化组织（ ISO）、外层空间委员会
（COPUOS）等相关活动，积极提出“中国方案”和“中国标准”。二是
在安全可控前提下深化国际合作。与共建“一带一路”国家开展技术交
流与联合研发，适度推动我国标准、接口与服务“走出去”，通过务实
合作提升国际影响力。
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中国信息通信研究院 云计算与数字化研究所
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