在太空中建造数据中心，这个曾经只存在于科幻小说中的概念，如今正逐步走向现实。
继我国在上月成功发射全球首个“太空计算星座”后，美国初创公司Starcloud计划在今年8月将一颗冰箱大小卫星送入太空，这将是第一颗搭载英伟达H100芯片的卫星。
从地球到轨道：数据中心需求激增
随着AI技术的爆炸式发展，数据中心对电力的需求正以前所未有的速度增长。根据美国能源部的报告，预计到2028年，美国数据中心的用电量将从2023年的4.4%上升至12%。
随着全球对碳排放的关注度提升，电力成本上涨，以及AI模型算力需求曲线的陡升，传统能源模式已显疲态。微软、亚马逊、谷歌和Meta正加大对核能、地热等新型清洁能源的投入，力图满足未来数据中心的电力需求。然而，即便如此，能源瓶颈依旧难解。
当地球难以承受指数级算力需求时，越来越多的公司和投资者把目光投向了更高处——36000公里之外的轨道空间。轨道上的太阳能可以全天候、不间断供应，理论上可以彻底摆脱地面能源系统对化石燃料的依赖。
虽然前文提到的Starcloud公司计划在今年8月发射的轨道数据中心的耗电量仅为1千瓦，计算能力远远低于地面的巨型数据中心，仅能运行谷歌Gemini或OpenAI GPT的简化版本。但据介绍，它仍将成为轨道上最强大的计算机，其性能是现有国际空间站和其他卫星计算能力的100倍。
Starcloud的目标在太空中建设首个千兆瓦级别的数据中心，由4平方千米的大型太阳能电池阵供电，托架上装满AI芯片。该数据中心将使用激光与现有的卫星互联网星座（如SpaceX的Starlink和亚马逊的Kuiper）进行通信，这些星座将与地球之间传输数据。
Starcloud已获得Y Combinator孵化器2100万美元投资量华网，并计划通过分阶段发射，逐步实现这一目标。
Starcloud创始人菲利普·约翰斯顿还透露，已与软银等潜在大额投资方展开洽谈，未来将寻求进一步融资以实现5千兆瓦级轨道数据中心目标。他坦言，若能获得无限资源，该目标在5年内可实现。
另一家美国新兴商业空间站开发商Axiom公司则计划在今年年底前发射两个轨道数据中心节点，这些节点使用CPU和GPU芯片，能够运行简化版本的AI模型，将服务于军事和商业通信客户。Axiom目标到2030年把数据中心规模扩大到100千瓦。
而包括谷歌前首席执行官埃里克·施密特、亚马逊集团创始人杰夫·贝索斯等科技亿万富豪也在关注该领域。
施密特在今年4月购买了一家火箭公司Relativity Space的控股权，目的是将数据中心送入轨道。
杰夫·贝索斯的动机则更为宏大。他在创办火箭公司“蓝色起源”（Blue Origin）时就表达过希望将高污染工业迁出地球，建设太空产业带。数据中心正是他认为属于太空的长期产业之一。作为全球云计算领军者，亚马逊自然对轨道数据中心抱有浓厚兴趣。
美国国会部分议员已将轨道数据中心纳入战略讨论。今年4月，参议员迈克·劳兹在山谷论坛公开表示，美国必须考虑在太空建立数据中心。
当时就坐在劳兹旁边的AI初创公司Anthropic联合创始人杰克·克拉克回应道：“你听起来一点都不疯狂。我们非常喜欢把计算机放在太空中。”
事实上，轨道数据中心并非美国独享的技术梦想。我国已在今年5月14日成功发射三体计算星座的首批12颗计算卫星。作为全球首个太空计算星座，三体计算星座搭载了80亿参数的天基模型，能够实现整轨卫星互联，并计划建成千星规模的太空计算基础设施。
欧盟委员会曾委托Thales Alenia Space进行轨道数据中心可行性评估，结论积极，预计2030年前设计出一个50千瓦的轨道数据中心概念验证。与此同时，欧洲航天局也在研究能否开发类似星舰的新型火箭专为轨道数据中心服务。
轨道数据中心之路挑战重重
然而，将数据中心置于太空并非易事。一系列的技术与经济挑战亟待解决。
首先是辐射问题。轨道上的太阳耀斑、宇宙射线和地磁辐射可能对高密度AI芯片造成损伤，需采取额外的屏蔽和冗余设计，这将增加设备重量并推高发射成本。其次，空间碎片碰撞风险高，需持续监控并机动规避。
散热问题尤为棘手。尽管太空环境寒冷，但计算芯片的废热无法通过对流散出，只能依靠大型散热器辐射热量。NASA前局长丹·戈尔丁估算，100千瓦数据中心需配备网球场大小的散热器，而兆瓦级数据中心的散热需求更是呈数量级增长。此外，维护难度大，轨道上的设备一旦出现故障，维修成本极高。
发射成本同样是一道门槛。以目前SpaceX的猎鹰9号火箭为例，完整预定一次发射费用约为7000万美元，尚不足以将未来预期中重达数百吨的轨道数据中心送入太空。Starcloud估算，一个40兆瓦的数据中心未来发射成本约需2000万美元，相较地面建设的数亿美元仍具优势，但前提是发射价格需持续下降。
好消息是，SpaceX的新一代星舰与Blue Origin的新格伦（New Glenn）等重型火箭正加紧测试，这将为未来大规模发射轨道数据中心提供可行路径。
尽管业内普遍认为，大规模轨道数据中心仍需5-10年才能成形，但初期应用市场已浮现。首先，太空业务本身的客户——气象监测、灾害预警、气候变化研究、航天器跟踪等领域——可直接受益于轨道计算能力，减少数据传输延迟，提高处理效率。美国军方同样对轨道计算表现出浓厚兴趣，拟用于增强天基侦察、通信与未来武器系统的能力。
商业层面，亚马逊的Kuiper、SpaceX的Starlink等已有星座项目未来可逐步叠加计算能力，提供太空计算服务。但目前来看，轨道数据中心距离替代地面AWS、Azure等云计算平台尚有巨大差距。
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