伴随AI技术飞速前进，数据中心电力需求急剧上扬。美国能源部报告显示，预计到2028年，美国数据中心用电量将从2023年的4.4%跃升至12%。传统能源模式在碳排放关注、电力成本上涨和算力需求陡升的背景下，已难以招架。微软等巨头虽加大对核能、地热等清洁能源的投入，能源瓶颈依旧突出。
在此情形下，轨道数据中心成为新的探索方向。我国于今年5月14日成功发射全球首个“太空计算星座”——“三体计算星座”，首批12颗计算卫星搭载80亿参数的天基模型，实现整轨卫星互联，还计划建成千星规模的太空计算基础设施。美国初创公司StARCloud也计划在今年8月将一颗搭载英伟达H100芯片的冰箱大小卫星送入太空。
轨道数据中心发展蓝图
Starcloud目标是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，托架装满AI芯片。该数据中心将借助激光与现有卫星互联网星座通信。目前其计划发射的轨道数据中心耗电量仅1千瓦，虽计算能力低于地面巨型数据中心，只能运行谷歌gemini或OpenAIGPT的简化版本，但性能是现有国际空间站和其他卫星计算能力的100倍。Starcloud已获YCombinator孵化器2100万美元投资，还与软银等潜在投资方洽谈，若资源无限，5年内有望实现5千兆瓦级轨道数据中心目标。
另一家美国新兴商业空间站开发商Axiom公司计划在今年年底前发射两个轨道数据中心节点，使用CPU和GPU芯片，运行简化版AI模型，服务军事和商业通信客户，目标到2030年将数据中心规模扩大到100千瓦。科技亿万富豪如谷歌前首席执行官埃里克·施密特、亚马逊集团创始人杰夫·贝索斯也关注该领域，美国国会部分议员已将轨道数据中心纳入战略讨论。
轨道数据中心面临的挑战
然而，轨道数据中心发展面临诸多挑战。辐射方面，轨道上的太阳耀斑、宇宙射线和地磁辐射可能损伤高密度AI芯片，需额外的屏蔽和冗余设计，增加设备重量和发射成本。空间碎片碰撞风险高，需持续监控和机动规避。
散热问题更是棘手，太空环境虽寒冷，但计算芯片废热只能靠大型散热器辐射热量，100千瓦数据中心就需网球场大小的散热器，兆瓦级数据中心散热需求呈数量级增长。而且轨道设备维护难度大，维修成本极高。发射成本也是一大障碍，虽Starcloud估算40兆瓦的数据中心未来发射成本约2000万美元，较地面建设有优势，但前提是发射价格持续下降。不过，SpaceX的新一代星舰与BlueOrigin的新格伦等重型火箭的测试，为大规模发射轨道数据中心提供了可能。
初期应用市场已现
尽管大规模轨道数据中心成形尚需5 -10年，但初期应用市场已浮现。太空业务领域如气象监测、灾害预警等可直接受益于轨道计算能力，减少数据传输延迟，美国军方也对轨道计算兴趣浓厚。商业层面，亚马逊的Kuiper、SpaceX的StarlINK等星座项目未来可叠加计算能力，提供太空计算服务，但目前距离替代地面云计算平台还有很大差距。
