SpaceX erzählt eine Geschichte über den Weltraum, während China eine andere Zukunft sieht.
In letzter Zeit hat die Börsennotierung von SpaceX die von ihr entworfene Zukunftsvision rund um „Weltraum-Datenzentren“ und „Weltraum-Rechenleistung“ erneut breite Aufmerksamkeit auf den Kapitalmärkten und in der Industrie ausgelöst. Von der Planung und dem Bau von Weltraum-Datenzentren bis hin zum Aufbau einer Industriekette, die Kommunikation, Rechenleistung, Fertigung und Tiefenraumerkundung abdeckt, werden Vorstellungen, die einst nur in Science-Fiction-Romanen zu finden waren, allmählich zu einer wichtigen Richtung der kommerziellen Raumfahrt.
Was ist Weltraum-Rechenleistung eigentlich? Warum könnten zukünftige Datenzentren im Orbit gebaut werden? Und wie kann China seinen eigenen Entwicklungspfad finden?
Um diese Fragen zu beantworten, haben wir Qin Guijun, Mitbegründer von SpaceByte und General Manager der Abteilung für Infrastrukturbau, interviewt. Als einer der Unternehmer in China, der früh das Konzept des Weltraum-Datenzentrums vorgeschlagen hat, ist er seit über 10 Jahren im Raumfahrtsystem tätig, hat an wichtigen Sonderprojekten wie dem Beidou-Navigationssystem und dem Bau kommerzieller Satellitenkonstellationen teilgenommen und befasst sich seit langem mit der Entwicklung der Weltraum-Dateninfrastruktur. Seiner Meinung nach ist das wirklich Beachtenswerte an der Weltraum-Rechenleistung nicht die Verlagerung von mehr Rechenkapazität in den Weltraum, sondern der Aufbau der nächsten Generation von Weltraum-Dateninfrastruktur.
Der Entwicklungsweg der Weltraum-Rechenleistung
Die Anfänge der Weltraum-Rechenleistung in China lassen sich auf die Zeit um 2021 zurückverfolgen, als das Land das 6G-gesteuerte integrierte Himmels-Erd-Netz erforschte. Zu dieser Zeit begannen relevante Hochschulen im Inland bei der Erforschung der nächsten Generation von Kommunikationsinfrastruktur, einen Teil der zentralen Kommunikationsfähigkeiten im Weltraum zu platzieren, um die autonome und kontrollierbare Kapazität des Netzes zu stärken.
Im September desselben Jahres stellte Wang Wei, Gründer von SpaceByte (ehemaliger Mitbegründer von Exa Tech), in Shenzhen erstmals die industrielle Vision „einen vollständigen Weltraum-Datenzentrum zu bauen“ der Fachöffentlichkeit vor. Zu dieser Zeit befand sich die kommerzielle Raumfahrt jedoch noch in einer Phase hoher Kosten, Gliederungen wie Raketenstarts und Satellitenfertigung erfüllten noch nicht die Bedingungen für einen großflächigen Einsatz. Dieses Konzept blieb hauptsächlich eine vorausschauende industrielle Vorstellung und trat nicht wirklich in den Blick der Industrie. Bis Ende 2024, mit dem Aufkommen globaler KI-Großmodelle, wurden die Lücken bei Energieversorgung und Rechenleistung am Boden immer deutlicher. Mit Unterstützung von NVIDIA schlug das ausländische Startup-Unternehmen Starcloud einen groß angelegten Plan zum Bau eines 5GW (Gigawatt) Weltraum-Datenzentrums vor.
Im Jahr 2025 erlebte der chinesische Weltraum-Rechenleistungssektor einen dichten Aufschwung: Im Mai startete das Zhejiang Lab 12 Satelliten, die mit Rechenchips vergleichbar mit NVIDIA Orin ausgestattet sind, um die Integration von Stern-Erd-Daten nach dem Prinzip „Daten im Weltraum werden im Weltraum verarbeitet“ zu erforschen. Im selben Monat startete die Universität für Post- und Telekommunikation Peking nach frühen Erforschungen erneut einen neuen Technologieverifizierungssatelliten. Im Juni kündigte Beijing Orbit Dawn an, innerhalb von 10 Jahren ein Weltraum-Datenzentrum im Maßstab von 16 GW zu planen, das sich an den mehr als 5300 von Starcloud erwarteten Rechenleistungssatelliten orientiert. Im November desselben Jahres startete Starcloud erfolgreich seinen ersten Versuchssatelliten Starcloud-1, der zum ersten Mal den NVIDIA H100-Chip in die niedrige Erdorbit brachte und das Training von Großmodellen durchführte.
Was die Weltraum-Rechenleistung jedoch wirklich bekannt gemacht hat, ist die Geschichte von Elon Musk, die die Kette der Industrien „Kommunikation – Rechenleistung – Fertigung – Tiefenraumerkundung“ beschreibt, die so faszinierend wie Science-Fiction ist, um die Bewertung seiner Firma SpaceX zu steigern. Von der ursprünglichen Ankündigung, Datenverarbeitungsmodule zu den Starlink-V3-Satelliten hinzuzufügen, über die Planung, jedes Jahr Weltraum-Datenzentren im Maßstab von 100 kW (Kilowatt) zu platzieren, die Anmeldung einer niedrigen Erdorbit-Konstellation mit einer Million Satelliten, bis hin zum Aufbau des bodengebundenen Chip-Großwerks Terafab und sogar der Vorstellung, dass auf Basis einer Vorwärtsbasis auf dem Mond Rechenleistungssatelliten mit Photovoltaik und Robotern gefertigt und im Orbit ausgesetzt werden...
Hinter der Hülle der Science-Fiction hat Musks Weltraum-Rechenleistung tatsächlich eine reale Logik. Mit der kostengünstigen und häufigen wiederverwendbaren Raketentechnologie hat SpaceX die Kosten für Satellitenstarts stark gesenkt. Die Millionen von Nutzern, die Starlink angesammelt hat, bieten ihm zudem eine riesige Anzahl von Szenarien für den Datenaustausch. Nachdem die Kommunikationsinfrastruktur einen ersten geschlossenen Zyklus gebildet hat, kann die Kombination mit KI-Rechenleistung den Wert der von SpaceX gebauten Infrastruktur steigern.
Welche Art von Infrastruktur braucht die Weltraum-Rechenleistung?
Kommunikation ist die Voraussetzung für die Umsetzung aller Anwendungen der Weltraum-Rechenleistung. Die von Raumfahrzeugen erzeugten Daten sind durch die Bandbreite der Übertragung zwischen Himmel und Erde eingeschränkt, so dass die Übertragungsgeschwindigkeit begrenzt ist. Vor dem Aufkommen der kommerziellen Raumfahrt war das Satellitensystem aufgrund der hohen Startkosten extrem auf die Kernnutzlast ausgerichtet, es fehlte an Fähigkeiten zur Verarbeitung und Bereitstellung von Daten im Orbit. Zum Beispiel sind Fernerkundungssatelliten nur für die Erfassung und schnelle Rückübertragung zuständig, während Kommunikationssatelliten als Knoten des Kommunikationsnetzes dienen.
Obwohl die niedrige Erdorbit-Konstellation, die durch Starlink repräsentiert wird, ein hochfrequentes Zugangsnetz mit kleiner Bandbreite für Millionen von Nutzern aufgebaut hat, gibt es noch Lücken bei der sterngebundenen Rückgratübertragung von Massendaten, es ist schwierig, die Massengrafikdaten zu übertragen, die für das Training benötigt werden, was das Training von KI-Modellen im Weltraum einschränkt. Laut Qin Guijun entspricht die Rechenleistung, die die derzeitigen Rechenleistungssatelliten im Inland tragen, meist nur der eines Elektroautos und wird hauptsächlich für die Verifizierung fortschrittlicher Technologien oder die Verbesserung der Energieeffizienz spezifischer Raumfahrtaufgaben verwendet.
Wang Wei hat im September 2021 offiziell das Konzept des Weltraum-Datenzentrums in China vorgeschlagen. Sein Mitbegründer Qin Guijun trat 2013 in das Ingenieurzentrum für Kleinsatelliten der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai ein, beteiligte sich tief am wichtigen Sonderprojekt des Beidou-Navigationssystems und sammelte solide Erfahrungen im Design von Satellitensystemen. Anschließend wechselte er zu Geelys Firma Spacetime Smart und beteiligte sich am Bau der größten Schmalband-IoT-Konstellation im Inland. Ende 2024 wurde „SpaceByte“ offiziell gegründet. Das Weltraum-Datenzentrum, das es aufbauen will, ist eine universelle, wiederverwendbare Infrastruktur, die aus 216 Satelliten besteht und wie bodengebundene Datenzentren grundlegende Funktionen wie Speicherung, Verwaltung, Verarbeitung und Verteilung übernimmt.
Gegenwärtig stammen die meisten Akteure im chinesischen Weltraum-Rechenleistungssektor von wissenschaftlichen Forschern und Industrieveteranen aus dem Luft- und Raumfahrtbereich, die gemeinsam neue Grenzen der Raumfahrtwirtschaft erforschen. Zum Beispiel Yiyu Aerospace, das von einem Team der Universität für Post- und Telekommunikation Peking gegründet wurde, StarSense Future, das von einem Doktor der Abteilung für Hochenergiephysik der Tsinghua-Universität gegründet wurde, sowie Zhongke TianSuan mit Hintergrund vom Institut für Rechnentechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Die Technologien dieser Unternehmen werden bereits weit verbreitet für die Datenverarbeitung im Orbit von speziellen Nutzlasten wie großen Fernerkundungsgeräten eingesetzt. Am Beispiel von Fernerkundungssatelliten können durch die Platzierung von Modellen und Algorithmen im Orbit Informationen zu wichtigen Zielen wie Schiffen, Flugzeugen und Flughäfen direkt extrahiert und schnell zurückübertragen werden, was den Datenwert stark steigert. Dieses Modell „zuerst die Daten im Himmel bedienen“ hat direkt die erste Stufe der Entwicklung der Weltraum-Rechenleistung „Daten im Weltraum werden im Weltraum verarbeitet“ hervorgebracht.
Wenn „Daten im Weltraum werden im Weltraum verarbeitet“ das Problem der Dateneffizienz löst, dann wird in der nächsten Stufe nicht mehr nur die Rechenleistung eines einzelnen Satelliten verglichen, sondern wer als Erster eine vollständige Weltraum-Informationsinfrastruktur aufbauen kann.
Die Entwicklung der Informationsindustrie hängt im Wesentlichen von drei Arten von Infrastruktur ab: Netzwerk, Speicherung und Berechnung. Darunter gehören Netzwerk und Speicherung zu den universellen, wiederverwendbaren grundlegenden Einrichtungen, während die Berechnung mehr spezifischen Anwendungen dient. Aus diesem Grund hat SpaceByte seinen Schwerpunkt nicht auf das einfache Stapeln von Rechenleistung gelegt, sondern will als Erster Datenzentren und Kommunikationsnetze im Weltraum bauen. Qin Guijun erklärte weiter: Anders als die USA, die aufgrund von Energiemangel befürchten, dass der Energieverbrauch nach der Entwicklung der KI nicht gedeckt werden kann, fehlt es im Inland derzeit nicht an Energie, so dass wir nicht wie die USA Rechenleistungssatelliten stapeln müssen.
Ein weiterer Unterschied im Wettbewerb der Weltraum-Rechenleistung zwischen China und den USA liegt im Endziel. Musk betont, dass alle menschlichen Aktivitäten und die Zukunft sich um den Weltraum drehen werden. Aus dem Leben im Weltraum leiten sich groß angelegte Geschichten mit starker Science-Fiction-Farbe ab, wie Gehirn-Computer-Schnittstellen, humanoide Roboter und Mars-Basen, die darauf abzielen, die physische Obergrenze der Ressourcen der Erde zu durchbrechen.
China hingegen nutzt die Raumfahrtindustrie als Träger, um einen Durchbruch in allen Branchen zu erreichen. Zum Beispiel wird die Halbleiterindustrie der größte Nutznießer, wenn sie mit der Weltraum-Rechenleistung verbunden wird. Darüber hinaus können Photovoltaik, neue Materialien, Satellitenfertigung, Raketenstarts, Wärmeabfuhr sowie KI-Anwendungen und Kommunikationsbranchen ihre eigene ökologische Nische in der Weltraum-Rechenleistung finden.
Vielleicht wird in China kein Gigant wie SpaceX entstehen, der die gesamte Industriekette abdeckt. Im Gegenteil, die grenzüberschreitende Integration und ökologische Zusammenarbeit werden zur Normalität werden. Derzeit dringen reife bodengebundene Industrien (wie Photovoltaik und Halbleiter) und vielfältiges Kapital beschleunigt in den Raumfahrtbereich ein. Von der Raketenfertigung und Kernchips bis zum Betrieb von Rechenleistung bauen Akteure in mehreren ökologischen Nischen gemeinsam ein Industrienetz mit tief verflochtenen oberen und unteren Strängen. Das blühende netzförmige Muster entspricht der strategischen Ausrichtung des Landes, zukünftige Technologien und Industrien vielfältig zu fördern.
Bildquelle: „Xinrui Weekly“
Der „systematische Generationsunterschied“ in der Weltrauminfrastruktur zwischen China und den USA
Obwohl der chinesische Weltraum-Rechenleistungssektor boomt, weist Qin Guijun klar darauf hin, dass zwischen China und den USA noch ein systematischer Unterschied in Technologie und Anwendung besteht, und gleichzeitig gibt es im Inland klare Ziele für die Verfolgung.
Wiederverwendbare Raketen bestimmen die Obergrenze der Kosten und Chancen für kommerzielle Raumfahrt. Derzeit ist Musks Starship V3 erfolgreich gestartet. Wenn in Zukunft ein Shuttle-ähnlicher Start realisiert wird, wird die Bereitstellung eines 100-kW-Weltraum-Datenzentrums theoretisch kein Problem sein. Im Vergleich dazu hat das vergleichbare Modell in China gerade erst die differenzierte Rückgewinnung erfolgreich abgeschlossen, es besteht noch eine Lücke zwischen den beiden Seiten bei der Starthäufigkeit und Reife.
Die Nutzlastkapazität von Satelliten ist durch die Stromversorgungsfähigkeit eingeschränkt. Musk hat die Solarflügel seiner Starlink-Satelliten auf etwa 105 Quadratmeter gebracht, mit einer geschätzten Leistung von 5 Kilowatt. Der deutlichere Unterschied liegt in den zugrundeliegenden Materialien. Laut Analyse nutzt SpaceX in großem Umfang bodengebundenes monokristallines Silizium oder sogar die nächste Generation von Silizium-Weg, nutzt direkt die bodengebundene Photovoltaik-Lieferkette von Tesla wieder und erreicht extrem niedrige Kosten pro Kilowattstunde. Im Inland hingegen wird aufgrund der Einschränkungen von Startkosten und Fläche hauptsächlich das teure „Drei-Übergangs-Arsen-Gallium“ verwendet, das etwa 200.000 Yuan pro Quadratmeter kostet, was 2000 Yuan pro Watt entspricht, und die Kosten um drei Größenordnungen höher sind als bei bodengebundener Photovoltaik.
Bei der Rechenleistung an Bord des Satelliten erreicht die Spitzenlast der Rechenleistung von Musks geplantem KI-Satelliten 150 Kilowatt bei einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 120 Kilowatt, was dem Transport eines NVIDIA 72-Karten-GPU-Racks vom Boden in den Weltraum entspricht. Im Inland befand man sich zuvor meist in der Phase der integrierten Erforschung von „Daten im Weltraum werden im Weltraum verarbeitet“. Die Rechenleistung, die ein einzelner Satellit trägt, entspricht meist der eines NVIDIA Orin, also der eines bodengebundenen intelligenten Autos, oder einem Cluster von wenigen Karten, es gibt einen Generationsunterschied im gesamten Maßstab der Rechenleistung.
Auf der Betriebsebene hingegen verfügt Starlink von SpaceX bereits über die Fähigkeit, mehr als 10 Millionen Nutzern einen stabilen direkten Internetzugang zu bieten. In China hingegen ist das bodengebundene 5G-Netz extrem entwickelt, die kommerzielle Logik, Millionen von C-End-Nutzern für Satelliteninternet im Inland zu gewinnen, muss noch erforscht werden. Es gibt auch einen deutlichen Unterschied in der Fähigkeit zur großflächigen Wartung und Bereitstellung von Diensten im Orbit.
Angesichts der Unterschiede sollten wir für die Zukunft der chinesischen Raumfahrt aus den folgenden drei Gründen voller Hoffnung sein: Erstens wird die neue Infrastruktur die Anwendungskapazitäten freisetzen, nachdem sich die digitale Industrielogik „zuerst Infrastruktur, dann Anwendungen“ des bodengebundenen Internets im Weltraum wiederholt. Zweitens strömen industrielle, fahrzeugtaugliche und sogar verbraucherorientierte elektronische Bauelemente vom Boden, wie gewöhnliche Chips, die teure raumfahrttaugliche Bauelemente ersetzen, durch systemweite Zuverlässigkeitsdesigns in den Raumfahrtbereich und senken die Kosten der Weltrauminfrastruktur stark. Drittens ziehen die riesigen Anwendungslücken im Weltraum reife Anbieter aus Bereichen wie bodengebundene Elektronik, Berechnung und Photovoltaik an, die grenzüberschreitend in diesen Bereich eintreten.