国防军工行业:算力上天爆发前夕太阳翼、能源系统与数传为最大增量-251111(25页).pdf

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国防军工行业:算力上天爆发前夕太阳翼、能源系统与数传为最大增量-251111(25页).pdf

1、新兴产业团队行业深度报告算力上天爆发前夕,太阳翼、能源系统与数传为最大增量太空算力的最终目标是建立太空数据中心,主要有四大应用方向。太空算力是指将搭载星载智能计算机、星间激光通信机、星载路由器等算力设施的卫星发射到太空,通过大量卫星组网的星间激光链路和算力分布式调度,构建天基智能计算基础设施,最终形成天基数据中心,实现特定场景由“天数地算”向“天数天算”转变。与常规的地面计算相比,太空计算减少了地面依赖、降低了信息时延,提升了全球信息获取与处理能力。训练大规模AI模型需要数据中心内所有计算节点之间具备极低的延迟,星间激光通信链路必不可少。太空算力主要有遥感图像处理、通信优化、太空探索、星上大模

2、型四大应用场景。需求供给同时推动,算力上天势在必行。需求端:目前遥感图像地面分辨率已从10米提升至0.3米,相同幅宽下的数据量增长了约100倍。而传统天数地算的模式受限于星上处理能力不足,产生数据、传输、管理三大瓶颈。目前遥感卫星测绘到的数据仅有不到1/10的有效卫星数据能传回地面,且传输效率过低,亟需星上算力。同时,低轨卫星大规模组网趋势下,地面遥测控能力达到瓶颈,需要卫星及星座能够自主运营,对算力也产生相应需求。供给端:美国目前已规划的大型数据中心项目总容量超过45GW,2030年将超过20GW,占美国总电力产量的40%。过去10年美国总发电量仅增长5%,且电力目前闲置容量极少,难以满足未

3、来AIDC对于电力的需求。太空建设数据中心拥有低运营成本、高发电功率、高部署速度等优势,将成为未来解决AIDC能源瓶颈的主要方法之一。成本、部署速度、可扩展性为太空数据中心主要优势。高轨太空数据中心可7*24使用高强度太阳能,且不受大气影响,发电效率可达95%,为地面5倍。同时深空温度约为-270,只需部署导热材料即可完成散热,无需部署大量液冷结构,成本优势显著。不考虑能源费用的情况下,太空数据中心部署&运营成本仅为地面数据中心的1/4。同时,太空数据中心可采用模块化方式进行组装,且光在真空中传播速度比普通玻璃光纤快35%,部署速度、延迟、架构灵活性远超同类地面数据中心。谷歌,SpaceX,S

4、tarcloud纷纷开始布局,产业进入初步加速阶段。11月2日,Starcloud发射搭载英伟达H10GPU的Starcloud-1卫星,26年将发布搭载Blackwel1的第二代卫星,2027年发射100W卫星并开始商业化运营,2030年初完成40MW太空数据中心的部署,最终目标为5GW数据中心。11月5日,谷歌发布Suncatcher计划目标于2027年发射搭载最新Trillium代TPU的卫星,未来将完成81颗卫星组成的AI计算集群。马斯克在X上表示只需扩大StarlinkV3卫星规模即可实现在太空建造大型数据中心。且目标在4-5年将通过星舰完成每年10GW的数据中心部署,未来通过月球基

5、地完成100TW数据中心的部署。国内算力上天进展领先。星算计划的三体计算星座已完成12颗计算卫星部署,单星算力744TOPS,星间激光通信速率10Gbps,12颗卫星互联后具备5POPS计算能力和30TB存储容量。卫星搭载80亿参数大模型,已开始商业化运营。星算计划将扩展至2800颗卫星,十万POPS算力,最新卫星单星算力突破10POPS。同时,星缆计划及天算计划等星座也将逐渐开始进行部署。算力上天背景下太阳翼及能源系统太阳翼将成为最大增量。根据测算,5GW容量的太空数据中心对于太阳翼电池阵面积的需求接近12平方公里。若采用低成本2W/平米的钙钛矿太阳能电池,价值量为2400亿元。中期来看,马

6、斯克每年计划部署10GW的数据中心,若此计划5年后启动,则2040年太空中有望实现总量1TW的数据中心;对于太阳能电池的需求将达到4.8万亿元,市场空间巨大。柔性结构、钙钛矿材料将成为未来太阳翼的发展方向。柔性太阳翼则是采用柔性的薄膜结构作为基板,可卷曲并折叠收纳,其收拢体积可以减少至刚性阵的1/10左右。适用于构建大型空间太阳翼,以及适应组网卫星一箭多星的任务需求,随着高通量卫星&太空数据中心对太阳翼面积需求的大幅提升,柔性太阳翼将成为未来发展方向。而钙钛矿太阳能电池具备与砷化镓持平的光电转换效率、柔性、低成本、太空环境自我修复等优势,在卫星降本及太空算力中心对太阳翼需求不断扩张的情况下,将

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