2026中国太空算力10大关键技术之一：星间通信网络

星间通信网络是由航天器之间通过微波、激光等链路构建的通信网络，主要承担星间数据中继与回传、指令分发、时间同步、精密测距等功能，使卫星从各自与地面通信的孤立节点转变为能够星间互联的节点。在传统体系中，它以测距、组网和数据转发为核心，设计目标优先聚焦于测距精度、组网连通性和信息交互的可靠性。

而太空算力对星间通信提出了全新的需求。不同任务类型对星间通信能力的要求也不一样。对于相对独立的推理任务，星间主要承担任务数据和运行状态的传输；而在跨星模型协同、分布式计算等更复杂的应用场景中，则需要更高速、更稳定的互联能力，以及统一的系统调度和资源管理能力。

具体而言，太空算力场景下的星间通信需要承担四层功能：

第一层是数据交换与任务分发：算力星座中的计算任务往往需要拆解为多个子任务，分发到不同卫星节点并行执行，星间通信负责将任务指令、输入数据和执行状态在各节点之间可靠传递。

第二层是模型同步与参数传递：在分布式推理和联合训练中，各节点需要频繁交换模型参数、梯度更新或中间激活值，它们的特点是数据量大、同步要求严格，对带宽和时延抖动极为敏感。

第三层是算力调度与路由决策：星间通信网络需要与星载路由协同，实时感知各节点的算力负载与链路状态，将计算任务动态调度到最优节点，这要求通信协议具备算力感知能力，而不仅仅是传统的地址寻址与转发。

第四层是确定性保障：算力星座要求链路具备低时延抖动和不可中断的确定性传输能力，任一链路抖动或中断，都可能导致分布式计算任务全局重算。

如前文所述，太空算力对星间通信网络提出了高带宽、低时延抖动、确定性传输和算力感知等要求。就当前的技术成熟度而言，激光通信是最适配这些要求的路线，也因此成为太空算力行业星间通信的主流选择。与此同时，传统微波通信仍在特定场景中承担辅助与备份角色；太赫兹通信和量子通信等新兴路线则仍处于技术验证的早期阶段，现有试验均聚焦于技术本身，尚未涉及太空算力场景。

路线一：激光通信

激光通信以激光束为载体，在卫星之间建立点对点的高速数据链路。与微波相比，激光单色性好、相干性高、方向性强，在带宽、抗干扰和保密性上拥有天然优势。但其工程实现上有很多难点：激光束极窄，传输1000公里后光斑直径可能不到1公里，而接收端探测器面积极小，两颗高速运动卫星需要实现精确对准，还要在高速相对运动、平台微振动和轨道热冲击下持续保持捕获、跟踪与瞄准。

目前激光通信主要应用在卫星互联网，其通信的主要形式是“透明转发”——卫星收到数据后，不对数据内容进行解调、解码或路由等复杂处理，直接转发出去，对时延和抖动相对不敏感。而算力星座有所不同，其以AI训练和分布式推理为核心业务，任务分配、计算、结果收集与再分配构成紧密闭环，任一链路抖动或中断都可能导致全局回滚重算，因此要求极低的时延抖动和不可中断的确定性传输。

国内，激光通信在卫星互联网领域已初步进入批次化验证与组网阶段，而面向太空算力的应用受行业整体尚处起步期影响，更多仍处于技术验证层面。航天704所、西安光机所、东方红激光、上光通信等国家队及国家队背景企业，其激光通信终端已有大量在轨应用；氦星光联、极光星通、蓝星光域等商业企业也在持续推进技术验证，其中氦星光联、极光星通的单次连续稳定建链时长均已超过100小时。

国外，激光通信终端在卫星互联网领域已实现大规模应用，SpaceX的星链星座以激光通信为星间链路主干，截至2026年在轨激光终端达数万台量级，并已开始将激光终端作为独立产品对外销售；欧洲的Tesat-Spacecom、Mynaric AG等企业的激光通信终端也已实现商业化交付。太空算力方面，轨道数据中心初创公司Starcloud已采购50余台SpaceX星链迷你激光通信终端，用于其25颗以上轨道数据中心卫星的星间互联，并计划将星链作为其未来轨道数据中心的全球数据中继网络。

路线二：微波通信

微波星间链路一般采用Ka频段、Q/V频段等微波频段完成信号传输，技术成熟度相对较高，对天线对准精度要求较低，环境适应能力较强。当前微波通信以相控阵体制为主流，其依靠电子扫描实现波束快速跳转，适应星座动态拓扑变化。但由于微波通信带宽受频段限制，单链路速率通常在Gbps级别，也难以单独承担算力星座对确定性传输的需求。在太空算力场景中，微波更多以星地通信为主要应用场景。

国内，目前商用落地的主要形态是相控阵天线。银河航天、京济通信、程星通信等民营企业的星载相控阵载荷已有在轨产品，且主要用于星地通信。太空算力领域，中电科旗下的普天科技联合氦星光联、忆芯科技成立了空天算力联合研发中心，规划围绕激光-微波复合传输技术开展攻关。

国外，微波通信同样以星地链路为核心定位。SpaceX的星链每颗卫星配备4个相控阵天线，其中2个面向用户终端、2个对接地面信关站，星间链路则全面采用激光通信。Telesat的Lightspeed星座同样如此，其Ka频段天线用于用户链路和馈电链路，每颗卫星的4条星间链路均为激光。

除上述两条路线外，目前还有太赫兹通信、量子通信处在技术验证阶段，可能成为未来方向。

太赫兹通信的工作频段通常在0.1至10THz。在星间通信场景下，其优势主要体现在两方面：一是带宽大，可用带宽比传统微波链路高1至4个数量级；二是波束宽度适中，对捕获跟踪精度的要求低于激光。但其工程实现仍面临多重瓶颈：由于功率源器件效率偏低，功耗高于同等速率激光终端；大规模天线阵列在狭小空间内堆叠带来散热困难与电磁干扰问题；宽带信号通过相控阵会产生波束色散效应。

目前，太赫兹通信的验证主要聚焦地面通信链路验证或设备在轨可靠性验证，尚未形成实际应用。2024年，我国科研团队实现了基于超导接收的高清视频信号公里级太赫兹无线通信传输。在太空场景方面，“电子科技大学号”卫星曾搭载太赫兹通信设备进行在轨适应性试验，但验证的是设备能否在太空环境下正常工作，并非通信链路的功能与性能验证。美国东北大学研究团队正在开发亚太赫兹卫星通信平台，计划2027年发射试验卫星。

量子通信在太空场景下的探索主要围绕量子密钥分发（QKD）展开。其原理是利用单光子不可克隆、测量即改变量子态等量子力学特性，在通信双方之间分发密钥。其核心价值在于安全密钥分发，而非高吞吐量数据搬运，与太空算力所要求的经典算力协同目前尚无直接关联。其主要瓶颈在于远距离传输。单光子不可克隆定理决定了未知量子态无法被精确复制，经典通信中“测量—放大—转发”的中继方式无法直接应用于量子通信。

目前主要有两条技术路径：一是量子中继，通过纠缠交换和纠缠纯化，将一段段短距离量子纠缠连接起来，在两端之间建立远距离纠缠，再完成密钥分发。但量子中继对存储、纠缠交换和纯化效率要求极高，仍处于实验探索阶段。二是自由空间量子通信，尤其是星地QKD。太空场景的优势在于大气层外近乎真空，光子传输损耗小，卫星可绕开地面光纤衰减和地形限制，在星地或卫星之间建立量子信道。中国“墨子号”已实现星地QKD、星地纠缠分发和地星量子隐形传态等实验，验证了太空平台在远距离量子通信中的可行性。

由于太空算力星间通信的主要产品形态为激光通信，此处仅列出激光通信领域的代表企业。

航天科技九院704所：国内最早从事星间激光通信技术研究的单位之一，研发了国内首套商业多通道激光终端，已构建覆盖低轨、中轨、高轨以及深空探测的全谱系产品体系，在轨部署激光终端百余套。

中电科34所：中国电科旗下核心研究所，在无线激光通信领域构建了完整全面的无线光通信技术体系，产品覆盖低轨、中轨、高轨卫星及深空探测全谱系，现有激光通信终端近50个、激光测距类组件超100台套在轨运行。

西安光机所：先后承接多项国家重大任务，累计研制各类星载激光通信终端百余套，部分产品已在轨业务化运行。在轨运行数据显示，其自研终端可实现星间激光快速对准、稳定通信，能够长期支撑跨星海量数据互通。

上海光机所：成立于1964年，是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。2016年，其高速相干激光通信有效载荷搭载“墨子号”卫星发射升空，载荷在轨实现了与光学地面站间的2.56/5.12Gbps下行激光通信试验。

杭州航天东方红激光通信有限公司：隶属于航天科技五院，于2026年1月成立。依托五院西安分院的技术积累，拥有覆盖高、中、低轨的激光通信终端产品型谱，具备年产超1000台的能力，预计2027年产能将提升至4000台/年。已为国家重大工程、商业航天等任务交付超1000台产品。

上光通信：成立于2020年，由中国科学院上海光机所孵化设立，聚焦星间激光通信领域，主营产品为星间激光通信终端，累计已交付卫星互联网组网星激光终端200余台套，累计发射入轨130余台套，在轨累计通信总时长已超30万小时。

极光星通：国内领先的星载激光通信终端供应商，产品覆盖星间、星地多场景，接口支持10Gbps至400Gbps。2025年实现国内首次在轨星间400Gbps超高速数据传输验证；在1150公里间距下实现单次连续建链116小时。已有10余台终端在轨稳定运行，2026年计划交付达100台套。围绕太空算力网络建设需求，极光星通提出了高速光互联技术方案。

氦星光联：在“三体计算星座”首发任务中提供24台/套激光通信终端，2026年8月实现单次长时稳链237小时，目前在轨终端超30台，相关星间激光通信在轨测试累计时长已超1000小时。目前正牵头推进“星缆星座”建设，该星座以超高速激光通信为主载荷，计划建成后可为阿里云、IDC数据中心等提供全球高速数据传输与算力调度服务，支撑东数西算工程及全球算力网络布局。

SpaceX：其星链是目前激光通信终端应用规模最大的星座，截至2026年，在轨卫星超10,000颗，以每星3个终端估算，在轨光学终端规模达数万台量级，每日吞吐量超过42PB。公司已开始将激光终端作为独立产品对外销售，太空数据中心初创公司Starcloud已采购50余台，用于其轨道数据中心星座。

Tesat-Spacecom：Airbus（空客）子公司，官网显示其激光通信产品收入达2.5亿欧元。激光通信终端以SCOT系列为主，包括SCOT20（100Mbps，1.7kg）、SCOT80（10Gbps，11.9kg）和SCOT135（2.5–100Gbps，28kg）。已为SDA（美国太空发展局）等机构的卫星提供激光通信终端。

Mynaric AG：欧洲领先的激光通信终端供应商，CONDOR Mk3终端已向客户交付了超百台，并为SDA（美国太空发展局）的项目提供了数十台终端，成为首家向美国军方批量交付星间激光终端的欧洲企业。2026年4月被Rocket Lab以1.553亿美元收购。

Skyloom Global：2017年成立，2026年被IonQ收购，在轨安装激光终端达84台，是SDA（美国太空发展局）四家认证OISL（光学星间链路）终端供应商之一。构建了从LEO经GEO中继到地面的多层光传输架构。

第一，建链效率与动态拓扑管理仍是核心瓶颈。 低轨算力星座的卫星以约7.8公里/秒的速度运行，星间链路在建立和保持过程中面临频繁的接入与退出。激光束指向精度要求极高，任何微小的姿态扰动、轨道预报误差或光轴误差都可能导致通信中断。部分在轨验证已实现30秒内建链，但面向大规模星座的秒级稳定建链仍需进一步突破，平均建链时间需从当前的工程水平进一步压缩。

第二，星间网络协议与在轨资源调度框架缺位。 分布式算力星座的协同调度技术尚不成熟，缺乏统一的星间网络协议与在轨资源调度框架。即便硬件层面实现组网，软件层面仍难以实现算力资源的动态分配，这是太空算力从“物理连接”走向“智能协同”必须跨越的鸿沟。

第三，产业链标准化程度不足。 国内商业航天领域尚未形成完全标准化的“货架产品”，激光通信终端仍处于向定型趋近的阶段。需求驱动的差异化设计导致当前同一款硬件难以通过软件配置同时满足通信星座与算力星座的不同要求，但通过“软件定义”和“可重构”设计，未来有潜力在硬件平台上兼容两类星座，仍需在系统层面进行深度优化和权衡。

未来，随着通信数据需求持续增长，星间通信网络的传输速率将逐步从当前的100Gbps、400Gbps向Tbps级提升，同时算力星座对链路稳定性、时延确定性提出了远高于通信星座的要求，这构成了星间通信网络演进的核心驱动力。

此外，单一通信体制难以同时兼顾巨容量传输与稳定组网，激光通信虽然带宽优势突出，但受日凌干扰和背景光噪声影响存在周期断链风险；微波通信环境适应性强但容量有限；太赫兹通信在带宽与捕获跟踪精度之间取得折中。因此，未来星间通信很可能将走向激光、微波、太赫兹等多体制融合发展的方向，通过多链路互补实现复杂拓扑下的稳定组网与巨容量传输。