2026年6月，美国太空算力军事应用出现新的制度化动向。6月4日，美国国会两党参议员提出《新地平线法案》（New Horizon Act，S.4693），法案拟要求国防部长通过国防创新单元（DIU），在“混合太空架构”框架下开展商业轨道数据中心和天基云计算能力作战试点，应用场景包括情报、空间域感知、指挥控制和数据传输，并要求测试其与现有指挥、控制、通信和情报体系的互操作性，以及面对网络、电子战、反太空和动能威胁时的韧性。该法案截至2026年9月仍处于参议院审议阶段。此前，美国太空军于2026年3月31日至4月2日启动首个人工智能加速器项目，将边缘处理和轨道计算作为有关未来轨道数据中心的重要讨论方向，强调推动人工智能、机器学习和计算能力向空间数据采集端前移。上述动向表明，美国军方正在探索将商业在轨计算能力与空间域感知、指挥控制和联合作战体系相集成。所谓太空算力是指“将服务器、AI芯片、存储设备等计算资源部署在近地轨道、地球同步轨道等太空环境，构建太空数据中心，以实现数据采集、处理、存储与输出全流程在轨完成”。随着人工智能向大模型、高算力方向加速演进，地面算力资源面临物理空间与能耗的刚性约束，太空算力成为全球科技竞争的战略高地。系统研究美国发展太空算力的战略动因、现状与经验启示，对于布局太空算力战略制高点具有重要参考价值。
混合太空架构（HSA）在太空中构建了
一个具有韧性且可扩展的物联网环境，
为美国及其全球盟友和合作伙伴的提供支持
美国发展太空算力的战略动因
美国发展太空算力，直接诱因是地面算力扩张遭遇电力、水资源与土地刚性约束，亦着眼于太空算力在能效、覆盖面与安全韧性方面的独特优势，更是一种将算力霸权从地球延伸至轨道的战略选择。
地面资源瓶颈制约AI发展。指数级增长的算力需求与地面有限环境承载力之间的根本矛盾，是制约美国人工智能发展的重要因素。在需求端，前沿模型训练和推理持续推高计算资源需求。GPT-3模型预训练每24小时消耗数千P（PFLOPS，即每秒千万亿次浮点运算）的计算量，据第三方研究机构估计，完整训练所需算力高达3.14×1023浮点运算次数（FLOPs）；Sora模型训练单次算力需求可达到2.6×1024FLOPs，相当于GPT-3的8.2倍；据预测，GPT-5计算量将达到GPT-3的200~400倍。在供给侧，数据中心的高能耗与扩建使美国地面算力基础设施面临电力、水和土地三重资源瓶颈。电力方面，国际能源署预计，到2030年全球数据中心用电量将增至约945太瓦时；在美国，数据中心预计将贡献同期新增电力需求的近一半。部分大型电力变压器交货周期已延长至128~144周甚至更久，较疫情前显著拉长。2025年，美国至少17个州提出涉及数据中心电力需求的相关法案，内容包括电力成本分担、审批和环境要求等。水资源方面，美国能源部支持的研究预计，随着数据中心扩张，其直接和间接用水需求将继续增长。土地方面，核心区域土地稀缺，租金上浮，扩容成本持续增加。在此背景下，拓展算力部署空间、破解地面算力发展瓶颈成为美国迫切的战略需求。
轨道上运行的军事通信卫星
太空算力具有潜在战略优势。太空算力传输效率高、地面资源占用少、地理覆盖广、安全韧性强，是算力基础设施建设的新兴战略高地。传输效率上，传统“天数地算”模式受星地链路带宽和单次过站通信窗口限制，大量原始数据无法及时下载至地面站，长距离回传效率低下，无法满足低时延需求。“天数天算”模式可在轨实时处理天基数据，仅需将计算结果或高价值数据回传至地面，并依托高速星间激光链路建立卫星间数据传输通道，显著提升处理时效。能源与散热上，太空数据中心可利用空间太阳能供电，通过辐射散热，无需占用地面土地和直接消耗冷却水，有助于减轻对地面能源和水资源的依赖。地理覆盖上，太空数据中心可依托卫星通信链路服务远海、荒漠、极地等偏远地区，拓展数字服务覆盖范围。安全韧性上，在重大自然灾害、网络攻击等导致地面通信与电力系统中断时，“太空数据中心可快速建立应急通信链路，并对多源遥感数据进行在轨实时处理”，为应急响应提供算力与通信保障。
巩固算力霸权地位。太空算力是算力的新前沿、新边疆，太空算力的技术溢出效应和在轨算力基础设施的先发优势有利于筑牢美国算力霸权。首先，太空数据中心这一算力基础设施的战略性地位，决定了算力霸权必须向太空延伸。“算力霸权的形成，不仅关乎经济利益的争夺，更关乎国家安全和战略地位是否稳固”，这种刚性战略需求推动美国抢先部署太空算力。其次，发展太空算力所带来的技术溢出效应，反哺美国商业航天、AI芯片等产业发展。太空算力所涉及的抗辐射芯片设计、星间激光高速通信、火箭可回收技术等，正在或即将向地面产业扩散，惠及半导体、通信、商业航天等多个产业领域的研发。最后，掌握太空算力前沿技术的标准制定有利于美国在下一代通信技术竞争中夺取核心话语权。美国将卫星通信视为6G的核心突破口，主张“卫星网络优先覆盖，地面网络补充优化”。在这样一个以卫星为中心的通信架构中，掌握太空算力的主导权即占据标准制定的核心。
美国太空算力的发展现状
美国太空算力的发展呈现出国家战略牵引、科技巨头支撑、天地一体发展与国际标准引领的鲜明特征，其顶层设计明确路径，商业力量加速规模化部署，天地融合构建混合算力网络，致力于将技术优势转化为全球规则。
国家战略牵引。美国通过《确保美国太空优势》行政令、《2024年国防部商业航天一体化战略》《2024关键和新兴技术清单》等文件，为太空算力探索提供相关政策和制度条件。顶层设计上，《2024关键和新兴技术清单》将“先进计算”列为首要领域；《确保美国太空优势》行政令提出“推动商业发展、为新太空时代奠基”的国家目标，确立“探索引领、安全捍卫、商业驱动、技术前瞻”四大支柱；《2024年国防部商业航天一体化战略》要求确保商业航天解决方案在和平时期融入规划与训练、在冲突期无缝调用。主导机构及分工方面，NASA与国防部牵头制定星载芯片接口、通信协议等标准，国防部主导军事应用，NASA负责商用技术验证，商务部推动商业化与标准推广，SpaceX、谷歌、亚马逊等为重要实施者。发展阶段规划上，当前SpaceX等美国商业航天巨头正在开展轨道AI数据中心的大规模部署，美国太空算力建设处于从科研验证迈向大规模部署与商业服务阶段；《确保美国太空优势》行政令提出，“2030年前建立永久性月球前哨站初步要素，并通过商业途径替代国际空间站，将月球表面核反应堆准备就绪以保障深空探测的算力能源供应”，预示着美国将于2030年迈入太空算力的地月拓展期。
亚马逊首次使用Atlas V火箭
发射27颗低地球轨道卫星
科技巨头支撑。美国科技巨头凭借各自技术优势，从可重复使用火箭发射、卫星通信网络、云端服务平台、星载算力硬件等维度推动太空算力发展。SpaceX凭借其可重复使用火箭技术和星链低轨星座，启动轨道AI数据中心项目Starmind，计划构建一个由最多100万颗AI卫星组成的轨道数据中心，目标在2027年底实现年化1吉瓦太空AI算力部署，并最终迈向1太瓦。按2026年6月披露方案，其AI1卫星采用翼展约70米的光伏阵列，可支持约120千瓦平均计算载荷；AI1采用模块化计算载荷架构，可支持不同厂商的AI芯片。星链可依托高速星间激光链路构建空间数据传输骨干网。谷歌一方面通过地面算力租赁缓解近期AI算力需求，另一方面启动太阳捕手计划（Project Suncatcher），独立探索未来天基AI算力。该项目对约650千米太阳同步轨道上的81颗卫星紧密编队进行了原型建模，并计划于2027年初首先发射两颗原型卫星进行在轨验证。星载芯片领域，英伟达发布面向太空环境的Space-1 Vera Rubin Module，用于空间推理的AI计算能力最高约为H100芯片的25倍，并积极将CUDA生态延伸至轨道；AMD/Xilinx FPGA广泛应用于部分航天嵌入式计算和可重构处理场景。美国科技企业由此形成从轨道数据中心方案、星座网络到芯片与软件生态的多层布局。
天地一体发展。美国发展太空算力并非为了替代地面算力，而是构建天基与地面深度融合、互为支撑的天地一体混合云算力网络。首先，星间激光链路与高精度捕获—瞄准—跟踪（APT）技术保障计算卫星之间的数据传输与组网，实现天基分布式计算节点的协同调度。SpaceX星链卫星依托高速星间激光链路，将分散的轨道节点连接为空间数据传输网络。其次，天地一体化通信技术畅通太空算力与地面系统之间的数据回传与指令下发。美国采用“激光+射频”的双链路通信，激光链路用于高速数据传输，射频链路承担覆盖范围和可靠性要求不同的通信与测控任务。最后，在算力资源调度层面，天地协同云架构通过调度平台连接天基节点与地面数据中心。亚马逊Leo卫星的“Direct to AWS”功能可将用户天线安全连接至地面AWS虚拟私有云，实现卫星网络与地面云的集成。
2026年，SDA第三批Tranche 1数据传输卫星发射
国际标准引领。美国积极参与并影响与太空算力相关的接口、数据通信和网络安全标准制定，致力于把技术和产业优势转化为规则影响力。首先，美国已形成多层次的标准参与和协调体系。NASA、战争部、商务部、国家标准与技术研究院、美国国家标准协会及美国航空航天学会分别从任务应用、技术验证、商业空间政策、通用安全工程和国际标准协调等方面参与。其次，美国正布局覆盖硬件接口、星载内部总线、空间数据通信和安全工程的相关标准。硬件接口层面，SpaceVPX（ANSI/VITA 78.0-2026）通过定义标准接口、数据通路和连接器，支持高性能、容错、可扩展和可互操作的空间电子系统设计；星载内部总线层面，MIL-STD-1553B用于航天器内部设备之间的数字命令、响应和数据通信；空间数据通信层面，空间数据系统咨询委员会（CCSDS）制定和维护多类星地及空间数据系统标准；安全工程层面，NIST SP 800-160为包括太空信息系统在内的复杂系统提供通用系统安全工程方法。最后，美国依托NASA、美国国家标准协会（ANSI）和CCSDS等机制深度参与并影响空间数据与通信标准制定，并通过与瑞典、日本、韩国等国的技术合作推动人工智能、通信、量子、网络和空间等广泛领域的标准协调，为未来卫星通信、人工智能和空间数据标准合作提供制度渠道。
美国发展太空算力的经验借鉴
美国发展太空算力的做法启示我们，需从战略规划、技术突破、生态建设和规则制定4个方面共同推进太空算力高质量发展。
强化顶层战略设计与资源统筹。太空算力作为商业航天与数字经济融合的战略性新兴产业，强化顶层战略设计与资源统筹是抢占太空算力战略高地、实现产业高质量发展的前提。一是加强战略引领、规划联结和政策衔接。应制定太空算力中长期专项规划，明确发展目标、技术路线与时间节点，与“东数西算”工程、6G天地一体化网络建设形成政策联动。二是以新型举国体制凝聚攻坚合力。发挥国家战略科技力量的主导作用，同时向商业航天开放基础设施与试验数据，降低创新准入门槛，鼓励民营企业在细分领域开展敏捷创新，形成“国家队建基础、商业队拓应用”的互补格局。三是依托专业化协同平台统筹资源。充分发挥太空算力专业委员会和太空计算工作委员会等平台的资源统筹与协同枢纽作用，持续完善专题研讨、行业论坛、主题调研等常态化交流机制，推动太空计算技术产学研用深度融合，避免低水平重复建设与行业资源内耗。
集中攻关太空算力关键核心技术。太空算力的规模化部署涉及抗辐照芯片、星间激光通信、分布式星座架构、星上智能推理、能源与热管理五大关键核心技术。抗辐照芯片应超越“单器件抗辐照”的传统路径，构建“抗辐照主控+高性能商用现货芯片计算”的异构混合架构，在板卡、操作系统和算法三层级部署协同容错机制，加速国产GPU/NPU的太空环境适应性验证。星间激光通信须突破微弧度级捕获跟踪对准的动态瓶颈，发展两级APT系统与“激光为主、射频备份”的双模机制，推动激光终端向模块化、批量化演进。分布式星座架构应推动从“单星智能”向“星座即计算机”的范式跨越，构建“中心云—边缘云—端节点”三级天基计算架构，研发轻量级容器化分布式操作系统，攻克跨域算力路由技术，实现计算任务的全局最优分配。星上智能推理应构建“轻量化模型+高效压缩+持续进化”的技术闭环，综合运用知识蒸馏与量化压缩精简模型，依托低秩适配增量参数实现在轨持续微调，使卫星具备“发射后仍可进化”的能力。能源与热管理须突破“发电—储电—散热”的功率天花板，推进空间太阳能电站与计算中心的“算电一体”协同设计，研发分级混合热管理系统。
军民一体建设太空算力产业生态。太空算力产业链涵盖上游基础支撑、中游系统集成与下游运营服务，要军民一体建设自主可控、协同高效、开放共赢的太空算力产业发展生态。首先，在上游基础支撑层面，军民资源共享与技术互促。一是航天发射领域，国家重大任务牵引可重复使用火箭技术突破，商业航天通过市场化运营摊薄发射成本，二者共享发射工位与测控资源。二是算力芯片领域，军用抗辐照芯片保障关键任务可靠性，民用高性能COTS芯片经加固后承担AI推理负载，形成异构互补。三是卫星制造方面，国家队主导百千瓦级大功率平台攻关，商业航天聚焦分布式小卫星敏捷迭代，通过模块化接口标准实现技术互操作与产能弹性调配。其次，中游系统集成层面，国家与商业力量分工协同。一是在计算卫星制造上，国有航天企业承担高密度集中式算力节点，商业公司主攻分布式边缘计算星座，通过统一星载操作系统实现异构节点的互联互通。二是通信链路构建中，星间激光通信等核心技术由国家专项突破，商业资本介入推动终端批量化降本。三是天地算力协同调度方面，国家建设统一信关站与调度平台，商业企业开发面向特定场景的调度算法。最后，下游运营服务层面，军民需求要形成闭环。在垂直领域，国防遥感实时处理、应急通信、极地科考等刚性场景为产业提供初期采购托底与战技指标牵引；在大众消费市场，在轨AI大模型服务、手机直连等规模化应用反哺技术迭代与成本下降。
2022年，美国国防创新部门在混合太空架构项目第二阶段向4家公司授予了合同，这些公司共同致力于实现灵活且具有韧性的通信架构目标
积极引领太空算力国际标准制定。国际标准制定权关乎产业主导权与规则话语权，应筑牢技术根基、推动标准互认、强化规则治理，积极引领太空算力国际标准制定。首先，夯实自身技术基础，筑牢标准引领的实力根基。依托“三体计算星座”“天算星座”等在轨验证平台加速核心技术攻关与技术成熟度积累，将工程实践经验转化为高质量的标准提案；加大标准必要专利的战略布局，支持更多企业在国际标准化组织作出更多专利信息披露声明，提升我国在近地轨道计算架构、星间通信协议等关键环节的专利集群优势；大力培育兼具专业技术能力与国际规则素养的标准化人才队伍，为长期参与国际标准治理夯实人才基础。其次，推进外交协作与标准互认，拓展标准国际化的合作网络。以“一带一路”和金砖合作机制为依托，与新兴市场国家签署太空算力双边与多边标准互认协议，推动中国标准在沿线国家的注册认可与推广使用，以产品和服务走出去带动标准走出去；深化与欧盟、东盟等区域的标准化对话，在太空算力频率轨道协调、空间数据格式等共性领域寻求共识，构建互利共赢的标准国际合作生态。最后，强化规则治理，深度参与塑造国际标准规则体系。随着产业、标准、专利融合趋向显著，标准化管理组织分担了SEP技术标准定价职责，国际组织中的SEP规则影响力成为国家博弈的重要内容。我国应依托ISO、IEC、ITU等多边平台，积极提案推动FRAND许可框架细化与SEP必要性审查程序完善，在卫星频率轨道资源分配、天基算力服务计量规范等新兴领域率先提出中国方案，推动构建更具包容性的技术标准交易秩序。
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作者丨欧阳佳琪、乔玉婷
研究所简介
国际技术经济研究所（IITE）成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构，主要职能是研究我国经济、科技社会发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题，跟踪和分析世界科技、经济发展态势，为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号，致力于向公众传递前沿技术资讯和科技创新洞见。
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