文 | 海豚研究

25 年底以來商業(yè)航天在資本市場(chǎng)的關(guān)注度飆升，在本篇報(bào)告中，我們嘗試通過 “前因后果” 的梳理來為商業(yè)航天投資機(jī)會(huì)研究提供一個(gè)切入點(diǎn)。

本輪商業(yè)航天獲得市場(chǎng)關(guān)注的主要導(dǎo)火索是 SpaceX 即將步入資本市場(chǎng)進(jìn)行融資的消息，而 SpaceX 的革命性在于其可回收火箭技術(shù)所帶來的衛(wèi)星發(fā)射成本的直線降低，那么在本篇報(bào)告中，我們以 SpaceX 切入，主要探討以下幾個(gè)問題：

1、SpaceX 是如何成長(zhǎng)起來的，其可回收火箭技術(shù)可以降低多少成本？

2、SpaceX 急于上市，與此前馬斯克拒絕讓 SpaceX 上市的態(tài)度形成了鮮明對(duì)比，這中間發(fā)生了什么？

3、馬斯克所期望的太空算力可行性有多大，目前行業(yè)進(jìn)展到什么階段了？

一、SpaceX 的成長(zhǎng)史：Falcon9 實(shí)現(xiàn)一級(jí)可回收，Starship 將實(shí)現(xiàn)全部可回收

1、布局火箭和衛(wèi)星技術(shù)，拿下 NASA 合同

2002 年，馬斯克在加州創(chuàng)立 SpaceX，他創(chuàng)立公司的設(shè)想來自于科幻作品的啟發(fā)，希望能去往火星，因?yàn)橄胍沟萌祟惐M早成為 “多行星物種”，他認(rèn)為只有這樣，人類文明才能更長(zhǎng)久地延展下去。

他認(rèn)為，當(dāng)時(shí)人類暫時(shí)去不了火星，并不是受制于技術(shù)，而是火箭發(fā)射成本太高，所以他立志要將發(fā)射成本降下來，手段就是將火箭改造成可重復(fù)使用，“像飛機(jī)一樣”。

與此同時(shí)，馬斯克也清楚，想要去火星的話，首先要在地球軌道賺錢。所以他的設(shè)想是，先搞商業(yè)發(fā)射，通過火箭可復(fù)用技術(shù)降低成本，先從商業(yè)項(xiàng)目中賺到錢。

但僅掌握火箭技術(shù)是不夠的（雖然剛開始火箭技術(shù)也并沒有掌握），還要布局衛(wèi)星技術(shù)。于是 2005 年，SpaceX 收購 SSTL，SSTL 擅長(zhǎng)低成本小衛(wèi)星和快速交付，恰好符合 SpaceX 的需要。

2006 年，NASA 正面臨困境，哥倫比亞號(hào)失事加速航天飛機(jī)退役，國際空間站面臨無人送貨、無人送人的尷尬局面，借此契機(jī)，SpaceX 獲得 NASA 的 COTS（商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)合同）。同年，SpaceX 開始研發(fā) Dragon 龍飛船。

圖：SpaceX Dragon

資料來源：Wikipedia，Dolphin Research

2008 年，F(xiàn)alcon 1 第四次發(fā)射終于成功，同年 SpaceX 獲得 NASA 的 16 億美元的商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)合同。

圖：Falcon Family

資料來源：Historic Spacecraft，Dolphin Research

2、Falcon 9 實(shí)現(xiàn)一級(jí)可回收

Dragon 在 2010 年隨 Falcon 9 的首飛而成功入軌并回收，2012 年，Dragon 成功與國際空間站對(duì)接并返回。自此 SpaceX 真正成為 NASA 的核心承包商。

2014 年，Starlink 被正式立項(xiàng)。何為 Starlink？我們后面再談，核心是，SpaceX 認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目能夠?yàn)楣咎峁╅L(zhǎng)期現(xiàn)金流，當(dāng)然它是以可回收火箭技術(shù)為前提的，而之后，這個(gè)項(xiàng)目也確實(shí)成為 SpaceX 至今最主要的現(xiàn)金流來源。

圖：the Location of Starlink in Orbit Around the Earth

資料來源：ABC，Dolphin Research

2015 年，F(xiàn)alcon 9 火箭一級(jí)在發(fā)射后終于成功實(shí)現(xiàn)陸上回收。

Falcon 與傳統(tǒng)火箭的最主要區(qū)別在于一級(jí)可回收。

在火箭整體成本當(dāng)中，火箭主體的制造成本是占比較高的一部分，而燃料成本占比其實(shí)并不高。

從結(jié)構(gòu)來看，主流液體燃料火箭一般采用二級(jí)推進(jìn)結(jié)構(gòu)，從上到下大體可大體分為整流罩、二級(jí)推進(jìn)器、一級(jí)推進(jìn)器幾部分，其中一級(jí)推進(jìn)器往往成本占比最高。

火箭在發(fā)射過程中，一級(jí)推進(jìn)器先點(diǎn)火，待火箭被推進(jìn)至遠(yuǎn)離稠密大氣層的高空中之后，一二級(jí)分離，二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火接替工作（此時(shí)整流罩也已脫落），最終將有效載荷（比如衛(wèi)星）推進(jìn)至預(yù)定軌道。

圖：火箭二級(jí)推進(jìn)結(jié)構(gòu)工作原理示意

資料來源：Head for Space，Dolphin Research

為什么要采用這種分級(jí)架構(gòu)呢？主要有兩點(diǎn)：一是通過逐級(jí)減少重量來最大化效率，比如一級(jí)推進(jìn)器拋掉后可大幅降低火箭重量；二是可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行專門化設(shè)計(jì)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在稠密大氣層 vs 真空環(huán)境中所適合的結(jié)構(gòu)是不同的，簡(jiǎn)單來說，一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管要設(shè)計(jì)得相對(duì)短粗，而二級(jí)的真空發(fā)動(dòng)機(jī)噴管則呈現(xiàn)出長(zhǎng)大的鐘形。

圖：海平面版與真空版火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別

資料來源：Embry-Riddle Aeronautical University，Dolphin Research

由此我們可以理解，將一級(jí)推進(jìn)器多次回收利用，降本意義是顯著的（具體我們會(huì)在后文進(jìn)行測(cè)算）。

3、向徹底的可回收邁進(jìn)

2016 年，F(xiàn)alcon 9 一級(jí)在海上無人船平臺(tái)成功回收。海上回收的意義在于大幅提高火箭回收的靈活性，尤其適用于高軌道發(fā)射和重型載荷任務(wù)。

圖：Falcon 9 一級(jí)在海上無人船平臺(tái)實(shí)現(xiàn)回收

資料來源：SpaceX，Dolphin research

2017 年，SpaceX 首次使用回收的舊火箭成功發(fā)射衛(wèi)星，火箭復(fù)用進(jìn)入實(shí)際的工程應(yīng)用階段。同年，SpaceX 的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射次數(shù)成為全球第一。

2018 年，目前最新火箭 Starship 的原型機(jī) Starhopper 火箭開始生產(chǎn)并進(jìn)行小規(guī)模短距離實(shí)驗(yàn)。

Starship 瞄準(zhǔn)的是可完全復(fù)用，也就是說，不只是一級(jí)，二級(jí)也要實(shí)現(xiàn)可復(fù)用，同時(shí)大幅提高運(yùn)載能力，目標(biāo)是將近地軌道發(fā)射成本降低至 100 美元/kg，這可以使得火箭發(fā)射成本再次實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的降低。

2020 年，龍飛船運(yùn)送兩名宇航員到達(dá)國際空間站，標(biāo)志著 SpaceX 載人能力的實(shí)現(xiàn)。

2021 年及之后，Starship SN 原型機(jī)、Starship V1、Starship V2 持續(xù)推進(jìn)測(cè)試，到目前為止，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一級(jí)助推器 “筷子” 捕獲，并且對(duì)二級(jí)助推器垂直海上濺落進(jìn)行了測(cè)試。

目前 V3 版本已經(jīng)完成地面測(cè)試，2026 年 3 月預(yù)計(jì)將進(jìn)行首飛測(cè)試，V3 版本主要攻克回收技術(shù)，以及測(cè)試軌道加油，而軌道加油是實(shí)現(xiàn)深空探索的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

圖：Starship 一級(jí)進(jìn)行 “筷子” 回收

資料來源：SpaceX，Dolphin research

4、Falcon 9、Starship 分別可降低多少成本？

這里我們做個(gè)測(cè)算：

考慮到火箭成本缺乏公開披露的精確資料，以上測(cè)算以估測(cè)為主，僅供參考。

我們可以看到，F(xiàn)alcon 的成本優(yōu)勢(shì)一方面來自市場(chǎng)化和全產(chǎn)業(yè)鏈自研自產(chǎn)所帶來的綜合降本，一方面來自一級(jí)重復(fù)使用，不過，一級(jí)重復(fù)使用所帶來的降本所產(chǎn)生的降本效果并未帶來成本在量級(jí)上的變化，而未來如果 Starship 的全部可復(fù)用以及更高的復(fù)用次數(shù)實(shí)現(xiàn)，那么火箭發(fā)射成本將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)量級(jí)上的降低。

圖：全回收火箭發(fā)射和回收過程示意

資料來源：Space AI Leveraging Artificial Intelligence for Space to Improve Life on Earth，Ziyang Wang，Dolphin Research

火箭發(fā)射的下游需求有什么？對(duì)于 SpaceX 而言，可以簡(jiǎn)單劃分為幾類：SpaceX 自己的 Starlink、商業(yè)衛(wèi)星訂單、以及美國政府和軍方訂單，這是目前 SpaceX 訂單的主要構(gòu)成部分；除此之外，還有未來可能會(huì)有的，比如市場(chǎng)熱議的太空算力。

二、SpaceX 上市動(dòng)機(jī)的探討

這里我們不對(duì)上述提到的這些需求做全景式的掃描，但我們想尋著一條主線，把事情的前因后果想清楚。

近期 SpaceX 即將上市的消息使得資本市場(chǎng)對(duì)商業(yè)航天尤為關(guān)注。

這里會(huì)讓人產(chǎn)生疑問，此前馬斯克多次講過，他并不想讓 SpaceX 上市，因?yàn)橘Y本市場(chǎng)對(duì)短期盈利的追逐會(huì)迫使 SpaceX 放棄自己的長(zhǎng)期使命，那么這些風(fēng)險(xiǎn)在當(dāng)前未曾變化，但馬斯克卻著急想讓 SpaceX 上市，那么大概率是某些其他的現(xiàn)實(shí)因素發(fā)生了變化。

想搞清楚這一點(diǎn)，最重要的是看一下馬斯克本人是怎么想的。

通過馬斯克最近在公開場(chǎng)合的一些表述，我們基本可以理解馬斯克的邏輯：

1、最大變化來自于算力瓶頸

（1）技術(shù)的融合：太空探索需要 AI

在馬斯克的未來技術(shù)藍(lán)圖之中，包括 AI 在內(nèi)的信息技術(shù)可以提升人類的 “軟件” 效率，而人形機(jī)器人等技術(shù)可以提升物質(zhì)生產(chǎn)的 “硬件” 效率，他認(rèn)為這兩者在不久的將來會(huì)融合，然后能夠?qū)⑷祟愇拿魍葡蛞粋€(gè)全新的階段。

在馬斯克的商業(yè)版圖當(dāng)中，他布局了智能駕駛，此后把重心轉(zhuǎn)向人形機(jī)器人；布局了腦機(jī)接口；曾參與創(chuàng)立 OpenAI，后來又創(chuàng)立 xAI；收購了 Twitter；再者就是在太空領(lǐng)域創(chuàng)立了 SpaceX，等等。馬斯克在這些關(guān)鍵領(lǐng)域下注之后，未來的主要目標(biāo)就是嘗試將他們?nèi)诤掀饋怼?/p>

最近 SpaceX 宣布合并 xAI，正是體現(xiàn)了這樣的融合。

（2）如何理解這種融合？舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子——

受到科幻作品的啟發(fā)，馬斯克的宏偉目標(biāo)是使人類成為跨星球物種。這樣的概念啟發(fā)自蘇聯(lián)天文學(xué)家卡爾達(dá)舍夫，他提出 “Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型文明” 的概念，其中 “Ⅰ型文明” 能夠掌控行星能源，“Ⅱ型文明” 能夠掌控恒星能源，跨行星生存意味著人類有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn) “Ⅱ型文明”（盡管現(xiàn)在 “Ⅰ型文明” 都還沒有實(shí)現(xiàn)）。

為什么馬斯克希望人類盡早成為跨星球物種呢？他認(rèn)為這能夠使得人類的文明能夠更長(zhǎng)地延展下去。這很容易理解，一個(gè)長(zhǎng)期困在一顆行星上的文明，脆弱性自然很高，一旦地球遭遇毀滅性的災(zāi)難，人類文明就將煙消云散。

同時(shí)，科幻作品也賦予了馬斯克深刻的求知欲，他想要搞清楚宇宙的秘密，那么如果人類困在一顆小小的星球上，自然也更難以實(shí)現(xiàn)科技的跨越，距離世界的真相可能始終保持遙遠(yuǎn)。

那么也就能理解，為什么馬斯克如此重視火星探索。上文談到，SpaceX 開發(fā) Starship 的主要任務(wù)之一就是前往火星。在他的構(gòu)想里，要實(shí)現(xiàn) “火星移民”，需要 Starship 的能力。

與此同時(shí)，在他的構(gòu)想里，讓人形機(jī)器人先行前往火星，相比于讓人類直接前往，是一個(gè)更可行的方案，當(dāng)然，這樣的人形機(jī)器人必須具備 AI 能力。

圖：SpaceX 計(jì)劃打造的 “火星文明”

資料來源：SpaceX，Dolphin Research

由此，SpaceX，人形機(jī)器人，AI 就緊密地聯(lián)系起來了。

（3）AI 的快速發(fā)展和遭遇的電力瓶頸

近幾年人類世界的顯著變化之一就是 AI 技術(shù)的快速發(fā)展，而從以上描述我們可以看到，AI 對(duì)馬斯克而言是如何重要。

馬斯克在不同場(chǎng)合多次強(qiáng)調(diào)過 AI 以超出他想象的速度快速進(jìn)化，那么他志在贏得這場(chǎng) AI 戰(zhàn)爭(zhēng)，同時(shí)他很清楚，贏的關(guān)鍵要素之一，是要比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更高效地布局算力資產(chǎn)。

那么這就涉及到美國 AI 算力設(shè)施的投資和建設(shè)了，這不是本篇文章的分析重點(diǎn)，但需要了解的一點(diǎn)是：

目前美國數(shù)據(jù)中心建設(shè)的最大瓶頸是能源，包括黃仁勛在內(nèi)也在多個(gè)場(chǎng)合，多次談過目前美國的能源瓶頸。簡(jiǎn)單來說，算力中心是用電大戶，但美國從輸電網(wǎng)、配電設(shè)施到發(fā)電端建設(shè)都嚴(yán)重滯后且短期內(nèi)難以彌補(bǔ)。

（4）于是，能夠率先破解能源瓶頸的，自然有機(jī)會(huì)彎道超車

那么馬斯克提出了這樣的構(gòu)想：在太空布局?jǐn)?shù)據(jù)中心。因?yàn)樘諗?shù)據(jù)中心可以有效破除能源瓶頸。

太空光伏的利用效率遠(yuǎn)高于地球，理論上將光伏組件布局在地球同步軌道上，可以實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)持續(xù)發(fā)電，與之相對(duì)應(yīng)，地面光伏的每日有效發(fā)電時(shí)間可能不到 4 個(gè)小時(shí)，同時(shí)，在太空中由于無大氣削弱，可獲得的太陽輻照強(qiáng)度也相對(duì)更強(qiáng)，并且，很重要的一點(diǎn)，太空數(shù)據(jù)中心不會(huì)受到美國電網(wǎng)建設(shè)的掣肘。

想象一下，如果能夠在太空布設(shè)大量光伏面板，看起來是不是有點(diǎn)像美國物理學(xué)家弗里曼·戴森所假想的，通向卡爾達(dá)舍夫Ⅱ型文明的 “戴森球”！

圖片來自 Gemini

SpaceX 也已經(jīng)開始快速行動(dòng)起來，馬斯克計(jì)劃 SpaceX 在未來 2-3 年內(nèi)開始發(fā)射人工智能衛(wèi)星，近期 SpaceX 向美國 FCC 提交的申請(qǐng)文件，透露出它正在規(guī)劃涵蓋 100 萬顆衛(wèi)星的 “軌道數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)”。與此同時(shí)，SpaceX 也在大力布局大規(guī)模太陽能產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)能瞄準(zhǔn) 100GW。

這需要極大規(guī)模的資本開支，我們認(rèn)為這是 SpaceX 當(dāng)前急于融資的最主要原因。

當(dāng)然，原因可能并不僅限于此。

2、從外部環(huán)境來說，SpaceX 自身也面臨諸多壓力

（1）先看 Starlink 項(xiàng)目：資本開支繼續(xù)擴(kuò)張

根據(jù)市場(chǎng)信息，Starlink 貢獻(xiàn)了 SpaceX 約 50-80% 的收入。

Starlink 項(xiàng)目的基本內(nèi)容是，依靠布局在地球近地軌道的大量衛(wèi)星，來建立一個(gè)覆蓋全球的衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)。那么這些 Starlink 衛(wèi)星的作用，就類似于傳統(tǒng)地面通訊網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)以及基站。

它的優(yōu)勢(shì)是不受地面的地理?xiàng)l件制約，在地球的任意位置都可以使用這個(gè)通訊服務(wù)，因?yàn)樾l(wèi)星可以在地面任意位置上方的近地軌道飛行。

這對(duì)于沒有普及地面寬帶的偏遠(yuǎn)地區(qū)、航行在海面上的船舶、各類飛行器等，都具備地面寬帶所沒有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

那么 Starlink 與傳統(tǒng)的衛(wèi)星通訊模式有什么不同呢？

典型的一點(diǎn)就是數(shù)量眾多，V1 版本有幾千顆，V2 要幾萬顆，那么如果采用傳統(tǒng)的火箭發(fā)射模式，發(fā)射成本太高，算不過來經(jīng)濟(jì)賬，而 SpaceX 這樣的可復(fù)用火箭可大幅降低火箭發(fā)射成本，就使得 Starlink 的商業(yè)模式得以跑通。

從現(xiàn)實(shí)情況來看，美國的通訊網(wǎng)絡(luò)滯后，一方面地廣人稀區(qū)域缺乏基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，一方面光纖等通訊設(shè)施基建成本高，幾大運(yùn)營商的壟斷導(dǎo)致寬帶費(fèi)用較為高昂，這也就是為什么相對(duì)于中國，衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)在美國顯得更有價(jià)值。

太空算力還遠(yuǎn)，所以 Starlink 是目前實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)金流來源，并且 Starlink 的成熟也是一種背書，更有助于 SpaceX 未來去拿美國政府和軍方的訂單。

這里我們做個(gè)測(cè)算：

目前 Starlink 項(xiàng)目在役衛(wèi)星主要為 V1 版本（主要是 V1.5 和 V2 mini），正在面臨大量用戶涌入之后帶寬下降，體驗(yàn)變差的問題，從而抑制用戶增長(zhǎng)。

未來 SpaceX 將發(fā)射 V2 衛(wèi)星。從以上測(cè)算來看，V2 可使 Starlink 容量大幅提升，但同時(shí)也需要巨額投入，例如 V1.5 版本的衛(wèi)星造價(jià) 15 億美元，但 V2 版本可能將飆升到 600 億美元以上。

以上測(cè)算基于理論假設(shè)，但現(xiàn)實(shí)情況是，Starlink 未來將面臨競(jìng)爭(zhēng)，并不會(huì)維持一家獨(dú)大的局面，那么上述 V2 的盈利預(yù)期可能偏樂觀。

（2）從競(jìng)爭(zhēng)角度，SpaceX 并非沒有競(jìng)爭(zhēng)壓力

SpaceX 全球互聯(lián)業(yè)務(wù)正受到貝索斯挑戰(zhàn)，同時(shí)中國也在加快進(jìn)度；同時(shí)公司在布局的 D2D 手機(jī)直連（通訊衛(wèi)星直連手機(jī)）業(yè)務(wù)則受到$AST SpaceMobile(ASTS.US) 等的挑戰(zhàn)。

而頻譜資源和軌道資源都是有限的，且在俄烏沖突中，Starlink 已經(jīng)展現(xiàn)了商業(yè)價(jià)值背后巨大的軍事價(jià)值，所以軌道和頻譜資源的爭(zhēng)奪不止關(guān)乎商業(yè)價(jià)值，還關(guān)系到各國的國家安全。因此當(dāng)前爭(zhēng)奪頻譜資源和軌道資源具有緊迫性。

關(guān)于行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的布局與進(jìn)展，我們放在下篇進(jìn)行討論。

（3）政府訂單的不穩(wěn)定性，以及潛在的政治因素

與 NASA 的合作存在不穩(wěn)定性：此前美國總統(tǒng)特朗普與馬斯克發(fā)生矛盾后，特朗普曾威脅終止 SpaceX 價(jià)值數(shù)十億美元的 “政府補(bǔ)貼與合同”，并撤回馬斯克提交的 NASA 局長(zhǎng)提名。此后 Starship 多次測(cè)試失敗導(dǎo)致 NASA 的 Artemis 計(jì)劃推遲，于是 NASA 代理局長(zhǎng)重新向 Blue Origin 等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手開放月球著陸器合同。

另外，SpaceX 在推進(jìn) Starship 項(xiàng)目時(shí)，持續(xù)面臨著來自 FAA 和其他監(jiān)管機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格審查。而 SpaceX 上市之后能夠強(qiáng)化敘事，更加大而不能倒，也許也是其考量之一。

三、那么太空算力真的能夠?qū)崿F(xiàn)嗎？

1、美國和中國從實(shí)驗(yàn)角度已經(jīng)取得一些進(jìn)展

目前有部分企業(yè)和主體已經(jīng)進(jìn)行了前期布局，基本上都是在實(shí)驗(yàn)階段和技術(shù)驗(yàn)證階段，主要集中在美國和中國：

2、如果要實(shí)現(xiàn)太空算力，會(huì)面臨什么瓶頸呢？主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）發(fā)射成本問題

這是 SpaceX 正在著力解決的問題。

按照 Google 論文的計(jì)算，如果將衛(wèi)星運(yùn)送到 LEO（近地軌道）的火箭發(fā)射成本降低到 200 美元/公斤以下，那么太空數(shù)據(jù)中心在經(jīng)濟(jì)上將可行。根據(jù)其測(cè)算，如果發(fā)射成本在 200 美元/公斤以下，那么通過 Starlink V2 衛(wèi)星的整體成本在 810-7500 美元/kW/年，與之相對(duì)應(yīng)，美國地面數(shù)據(jù)中心能源成本在 570-3000 美元/kW/年，兩者在量級(jí)上相當(dāng)。

（2）輻射防護(hù)問題

太空中有大量的宇宙射線和高能粒子，會(huì)產(chǎn)生 TID 總劑量效應(yīng)和 SEEs 單粒子效應(yīng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

如果想要解決以上問題，就需要給芯片增加抗輻射配置，那么這會(huì)增加成本。另外，過去為了減小輻射影響，衛(wèi)星通常只采用較為傳統(tǒng)的芯片制程（制程越大，受輻射影響越小），算力遠(yuǎn)不能滿足需求，而如果采用先進(jìn)制程芯片，必須配備嚴(yán)格的容錯(cuò)架構(gòu)，那么這又會(huì)影響計(jì)算效率。

圖：現(xiàn)有抗輻射處理器與成熟的地面 COTS 的性能表現(xiàn)對(duì)比

資料來源：Computing over Space: Status, Challenges, and Opportunities，Yaoqi Liu and others，Dolphin Research

圖：芯片及散熱器布局在光伏面板的背陰側(cè)以減少太陽輻射的影響

資料來源：Tether-Based Architecture for Solar-Powered Orbital AI Data Centers，Igor Bargatin and others，Dolphin Research

不過，根據(jù) Google 論文，他們使用其 V6e Trillium cloud TPU 搭配 AMD 服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行 TID 測(cè)試，僅 HBM 表現(xiàn)出了較高的 TID 敏感性，在 2 krad（Si）的劑量下表現(xiàn)出失序，但這個(gè)數(shù)字也達(dá)到了所要求的劑量下限的 3 倍。

除此之外，端到端計(jì)算始終能夠保持正常工作。

而在 SEEs 測(cè)試中，HBM 以及計(jì)算機(jī)整體的表現(xiàn)也與 TID 測(cè)試類似?？傊鶕?jù)測(cè)試，搭配其 TPU 的服務(wù)器在太空環(huán)境中能夠經(jīng)受得住輻射沖擊。

（3）真空散熱問題

我們知道太空中是沒有空氣的，只能靠熱輻射散熱，這個(gè)散熱效率極低，目前看相對(duì)可行的解決方案是配置流體回路和輻射散熱器。

輻射散熱器通過巨大面積可以補(bǔ)償輻射散熱的低效率，但這會(huì)增加成本。同時(shí)流體回路相關(guān)相關(guān)技術(shù)也有諸多瓶頸需要進(jìn)一步攻克。

圖：太空數(shù)據(jù)中心熱管理系統(tǒng)示意

資料來源：Computing over Space: Status, Challenges, and Opportunities，Yaoqi Liu and others，Dolphin Research

（4）能源供給問題

雖然在地球同步軌道配置太空光伏，理論上可實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)不間斷發(fā)電，且發(fā)電效率高于地面，但在太空中部署大規(guī)模的光伏陣列難度很大，且太空中所需的光伏組件與地面完全不同，需要能夠適應(yīng)太空環(huán)境，目前主流方案是采用 GaAs，因?yàn)槠溥m用高溫、真空、輻射強(qiáng)的環(huán)境，未來可能采用 p 型 HJT 或者鈣鈦礦，但成本顯然仍會(huì)高于普通地面光伏組件。

（5）數(shù)據(jù)傳輸問題

目前 Starlink 衛(wèi)星已經(jīng)能夠配置達(dá) 100Gbps 傳輸速率的激光鏈路，中國也在推進(jìn) 100Gbps 激光通訊鏈路技術(shù)，但仍無法滿足算力集群所需帶寬（可能需要 10Tbps 甚至 100Tbps），如果大幅增加激光終端又會(huì)增加衛(wèi)星重量和成本。

不過，根據(jù) Google 論文，通過使用 COTS DWDM 收發(fā)器技術(shù)，是能夠?qū)崿F(xiàn)每條鏈路聚合帶寬達(dá)到 10Tbps 的，但它不適合長(zhǎng)距離，于是一個(gè)可行的方案是利用衛(wèi)星近距離編隊(duì)的方式（衛(wèi)星之間距離數(shù)百公里或更短），以降低成本。

圖：Google 論文中關(guān)于提升衛(wèi)星間傳輸帶寬方案的帶寬與距離的關(guān)系

資料來源：Google，Dolphin Research

（6）在軌維護(hù)問題

目前太空機(jī)器人維護(hù)技術(shù)還在實(shí)驗(yàn)階段，所以對(duì)于故障，主要只能依靠衛(wèi)星配備自我診斷和修復(fù)能力，否則就要頻繁替換；另外衛(wèi)星部署后也不能像在地面那樣更換算力芯片，只能替換整個(gè)衛(wèi)星，這又會(huì)增加成本。

總結(jié)來說，對(duì)于目前面臨的問題，在理論上基本都有可能實(shí)現(xiàn)的解決方案，但一方面如果要實(shí)際應(yīng)用，有大量具體的技術(shù)問題需要解決，另一方面，或者說最大瓶頸，還是成本問題，也就是說能不能算得過來經(jīng)濟(jì)賬。

四、總結(jié)

從需求角度，對(duì)于商業(yè)航天及衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)，Starlink 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可行的盈利模型，而太空資源的搶奪和占位賦予了行業(yè)增長(zhǎng)的確定性；在此基礎(chǔ)上，太空算力具備可行性，從而在電力供應(yīng)短缺背景下賦予了商業(yè)航天一個(gè)實(shí)值期權(quán)。因此，我們整體對(duì)行業(yè)需求增長(zhǎng)保持樂觀預(yù)期。

從產(chǎn)業(yè)內(nèi)參與者的角度，我們認(rèn)為 SpaceX 為可回收火箭模式趟出了一條可行的路線：通過可回收的方式大幅降低成本，從技術(shù)和商業(yè)模式上是能夠?qū)崿F(xiàn)的。那么，這一方面為行業(yè)帶來了增長(zhǎng)的確定性，另一方面也代表其他企業(yè)有機(jī)會(huì)循著這條道路，依靠后發(fā)優(yōu)勢(shì)快速取得進(jìn)展。在下篇中，我們將重點(diǎn)梳理行業(yè)玩家和競(jìng)爭(zhēng)格局。

<全文完>