卫星互联网概念近期反复活跃,消息面上,8 月 27 日,工信部印发《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》,明确支持电信运营商与卫星企业共建共享,推动手机直连卫星技术加速普及。同时,关于卫星方向的事件不断催化板块热度提升。
此前,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将太空计算卫星星座发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功,我国整轨互联太空计算星座 " 三体计算星座 " 正式进入组网阶段。据介绍," 三体计算星座 " 是由之江实验室协同全球合作伙伴共同打造的千星规模的太空计算基础设施。该设施将通过在轨实时处理数据,解决传统卫星数据处理效率瓶颈问题,推动人工智能在太空的应用与发展。
对此,财联社 VIP 特邀行业专家全面解读卫星产业链核心部件需求变化情况,5 月 20 日,携手蜂网专家为您带来 "太空计算卫星" 主题的【风口专家会议】。
问题一:为何考虑建立太空计算卫星星座?
专家:我认为可以从两个层面分析这个问题。
首先,从卫星产业本身的需求来看,无论是针对地面各项遥感、面向深空探测的科研,还是窄带物联以及刚刚开始尝试示范性和实验性方式的天线星座等,所有在太空中的数据采集卫星所产生的数据量,都最终需要回归到地面使用,即所谓的 " 天数计算 "。
以刚刚发射的迁移卫星为例,一颗卫星一天大约有 10 到 15 次地轨划过整个地球的轨道圈数,其中大约 1/3 的时间用于传输数据。由于卫星的存储能力和计算能力非常有限,它需要成像 40 分钟左右,而剩余的时间可能只有 1/3 圈次在国土上方,并且需要满足协调条件。由于数据量过大,卫星在天上缺乏处理能力和预处理能力,无法将数据加工成真正面向用户使用的精准遥感数据。
其次,从行业发展的逻辑来看,我国地面成熟的工业、通信产业以及通信产业发展出的互联网以及衍生出的许多应用。在这个基础上,所有数据都需要及时处理和计算,并且具备大量算力和存储能力。这使得数据的存算传运营产生了类似于公有云和私有云的强大算力支撑,面向终端的应用。
问题二:是否可以理解为太空计算卫星星座是收集遥感卫星等从太空中获得的信息,通过第三卫星传递到地面实现通信。信息传输到太空中之后再进行计算以及传输到地面,是否有这样的路径?
专家:这两种路径都存在。之江实验室的负责人在接受采访时,主要讨论的是第一种路径,而国外已经有相关机构开始布局。第二种路径则是我们行业关注的重点。无论是效率计算中心、大型服务器还是数据存储中心,运营中心在地面的能源消耗、资源消耗、土地占用以及冷却水消耗都非常大,这在很大程度上挤压了工业和民用的用电缺口。因此,将算力和数据 " 上天 " 具有技术优势的逻辑支撑。
具体而言,通过卫星星座的分布设计和单体卫星的总体系统设计,可以在太空冷背景下实现高效运行。在轨时,卫星的能源获取具有稳定来源,且效率非常高。其次,太空的稳定冷背景为热控散热提供了有利条件,这非常考验卫星设计能力和载荷设计。最后,太空网络本身具有天然优势。低轨卫星网络大约每 90 分钟到 100 分钟绕地球运行一圈,原则上一颗低轨卫星可以在几天内覆盖全球。因此,一旦形成组网,所有算力节点、数据存储运营节点以及应用节点将能够无时无刻覆盖全球。
问题三:单个太空计算卫星的核心部件组成与传统卫星有何区别?零部件的大致成本是多少?
专家:首先,经过多年的发展,传统通导遥卫星的载荷已经足够成熟,每种类型的载荷都有丰富的经验和积累。许多体制内的院所、商业公司,甚至整个产业上下游都广泛参与其中,并且在小批量化的成果上取得了一定的成绩。例如,遥感载荷方面,强光各个光机所以及商业公司都在进行相关工作,能够实现从 100 公斤的小型遥感到大型几百公斤遥感卫星的覆盖,满足商业化和大规模应用的需求。
对于算力部分,目前的计算载荷、配套的 GPU、FPGA 架构、电子集成器件,以及为芯片配套的制片工艺、价格使用防护、基于这些的软件架构、系统架构和算力分布式能力等,都是对全行业的新要求。载荷属于一个较新的方向,并且能够与地面芯片产业和 AI 大模型产业挂钩。
在成本方面,目前小型计算载荷作为新任务的辅助性部件,体量大约在百万。如果考虑分区要求,计算卫星单独的载荷,价格会更高,在卫星整体成本中的占比也会更高。
问题四:GPU 对于计算卫星非常重要,除了 GPU 之外,零部件成本占比较高的品种大概有哪些?
专家:实际上,FPGA、存储芯片以及配套防护设备在从地面产业到航天产业的打通过程中,一直存在技术壁垒。目前除了 GPU 以外,还有相关配套的电子学器件,以及在此基础上进行的热管理开发、适应电磁环境的防辐射和防护开发,这些是比较昂贵的部分,并且需要投入很长时间的迭代和尝试,才能形成规模化效应。
此外,还有一些为计算载荷服务的产品,例如新上的数据路由器和通信路由器,它们本身具有 10G 或者二十几 G 的航天级产品,而在地面上,只有少数几个院所和华为、烽火通信等公司具备这些产品。
同时,还有高速激光载荷。在之前的所有项目中,激光的规划大多是 1.25Gbps、2.5Gbps、5Gbps,甚至更低的是一些专用网络的 600Mbps。地面所成熟使用的 100G、400G、800G 光模块在轨不能直接使用,需要进行重新研发芯片,包括布片工艺以及整个防护在轨长期使用验证等,同时还有整体架构以及 OTN 协议的在轨实现等。目前,100Gbps 和 100Gbps 的通信模块,包括激光通信技术,通信在国内主要集中在华为和烽火手中。
整个通信模块,包括调制解调部分,都使用了烽火通信的产品,这部分价值量相当大。
问题五:国内这些星座的计划,未来的发射节奏以及对于太空计算卫星而言,整体的发射量可能有多大的规模?
专家:目前,之江实验室计划在 2025 年发射约 50 颗卫星,并长期规划 1000 至 2800 颗卫星的星座,采用开放合作模式联合商业公司共同推进。天算联盟(北邮牵头)则聚焦技术验证,规划发射一二百颗卫星,节奏相对稳健。此外,国家机构如中科院主导的 " 天基云 " 项目也在布局数十颗卫星,主要面向国家需求,发射节奏较为谨慎。
从发射节奏来看,短期(2025 年前后)将以技术验证和初期组网为主,年发射量可能在 50-100 颗之间;中期(2026-2030 年)随着技术成熟和商业合作深化,年发射量或提升至数百颗,形成区域性覆盖能力;长期(2030 年后)若天地融合网络需求爆发,年发射量可能进一步增长,最终实现全球覆盖。
整体规模方面,保守估计当前主要项目规划总量约 3000-4000 颗卫星,但如果算力载荷成为卫星标配(如 " 云边端 " 模式),未来计算卫星的总规模可能远超当前规划,甚至达到数万颗,涵盖专用计算节点和搭载计算能力的多功能卫星。
问题六:太空计算卫星的产业链中可能会有哪些零部件供应商?
专家:我们将详细讨论计算所产生的核心零部件和芯片厂商。例如,国内正在孵化替代阿里或者华为的企业,它们也在不断布局自己的专用计算芯片、GPU 等。天上所使用的专业通信类芯片都是由各家公司负责,同时还涉及相关的数据运营和定位运营等。例如开普云这家上市公司,它实际上是为之江实验室后续提供算力、数据租赁模式打通或者运营方向的合作伙伴。具体是否能够实现整体都在他那里,我认为需要观察最终的运作情况。
我们可以看到有很多商业公司参与其中,包括地面数据架构或者服务器架构。数据和算力不可能都在天上,最终还是形成天地融合的趋势。因此,天地融合是一个可能性,例如中国联通最近新成立的公司,三大运营商都在布局相关计算方面的网络或者能力,以及中国移动在做的天地技术融合研究所正在进行的天地融合尝试等,都在相关进行这部分的布局和接入。
另外,在算力基础上孵化出广泛应用公司,如航天宏图等。许多遥感应用公司可以凭借通用网络和算力资源,将自己的遥感服务做得更专业,并获取更多遥感市场,开拓整个遥感应用。
最终讨论中可以看出,算力对全行业的推动具有广泛性。因为算力服务是基础建设中的数据处理部分,所以最终一定可以更靠近用户的应用,因此它拉动的可能性更多。
问题七:如果太空计算卫星星座能够顺利布局完成,那么对哪些行业可能会起到很明显的促进作用?
专家:我认为商业航天内部相对封闭或者体量不大。例如,我们目前可以估算的数据是 1000 颗星,每颗星的造价大约为 500 万元。实际上,整体包括制造、终端和发射在内,可预估的市场量也是可见的。更多的想象力或者拉动空间都在应用测绘上,例如已经上市的航天宏图,以及专门从事遥感应用开发的小体量公司。
另外,我们一直强调计算支撑的算力和通信能力。源性信息传输出去时,由于计算能力不足,线上没有足够的处理能力,所以全部是原生数据下发透传。如果具备再生能力和处理能力,那么在形成真正的卫星互联网时,我国的地面通信设备足够发达,通信能力缺口可能会较少。我们可以走出去,与国外的欧美进行业务和版图的竞争,抢占国外通信市场,以及未来真正的 6G 标准、网络建设和更大市场的 6G 通信所带来的海量应用,以及硬件的各项芯片和终端等。例如上海瀚讯在做的通信芯片、终端,以及时空科技做的车载终端,启动未来出行一体化。
问题八:请专家再为我们总结产业链中相关龙头公司的情况。
专家:实际上,计算卫星目前正处于刚开始发展和建设的阶段,大家还在共同关注成果,因此整体市场格局并没有非常清晰地划分或者统计。
在机终端方面,之江实验室、北邮、中科新未来科技、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所以及其他国家院所,如计算所空间中心等都在布局计算载荷。由于计算载荷的整体在轨发射量目前采用单板形式或者单机形式,只有十几台,因此整体实战上并未看到过于清晰的格局。
刚才提到的路由载荷方面,中国电科 54 所和中国电科 25 所是院所的承接单位,所占的份额相对较高。华为、烽火通信以及市面上在无锡落地的西电捷通等商业公司也在部署宽带通信载荷和路由载荷。
激光终端方面,蓝星光域、氦星光联、南京英田光学、新亮光子、华为、烽火通信等都在积极参与,并且都有自己独特的布局和优势。后续我们可以观察在体量增加后会产生怎样的市场切割。
接下来可能会参与一些相关运营方,例如刚才提到的开普云、中电数科以及其他集团下属的商业公司,进行提前部署。
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