编辑：陈茜你有没有想过：下一代的“算力工厂”，，， ，， ，可能基础不在地球上？？ ？？？？已往几年，，， ，， ，AI把数据中心酿成了新的“能源怪兽”。。。。。 。。电力、散热、用水、选址，，， ，， ，这些都成为了制约AI进化的要害瓶颈。。。。。 。。
于是，，， ，， ，一个听起来似乎很科幻的想法，，， ，， ，突然被拎到了台面上：那就是把数据中心搬到太空去。。。。。 。。在太空建数据中心，，， ，， ，听起来有点像是个骗投资人的 PPT？？ ？？？？ 但现实上，，， ，， ，一场关于“轨道算力”的圈地运动，，， ，， ，已经拉开了帷幕。。。。。 。。
在刚刚终结的达沃斯论坛上，，， ，， ，马斯克宣称在未来的2至3年内，，， ，， ，太空就将成为安排AI数据中心本钱最低的地方。。。。。 。。紧接着外地时间2月2号，，， ，， ，SpaceX宣布已收购人工智能公司xAI，，， ，， ，而马斯克透露，，， ，， ，二者完成合并后，，， ，， ，SpaceX最主要的事情之一就是将推进安排太空数据中心。。。。。 。。
除了马斯克外，，， ，， ，其他公司也在亲近安排着太空数据中心。。。。。 。。亚马逊首创人贝佐斯旗下的蓝色起源，，， ，， ，在一年多前已经神秘组建了开发团队，，， ，， ，用以打造轨道AI数据中心的专用卫星 ；； ；；；； ；；谷歌也在近期宣布了一项名为Suncatcher（捕光者）的太空数据中心妄想，，， ，， ，预计将在2027年把第一批“机架级算力”送入轨道 ；； ；；；； ；；英伟达刚刚通过首创公司Starcloud将一颗搭载了H100 GPU的卫星送入了轨道，，， ，， ，并且首次在太空中完成了Nano-GPT模子的训练，，， ，， ，标记着太空算力建设已经进入到了实践验证阶段。。。。。 。。
以是今天的太空数据中心，，， ，， ，似乎已经不是“要不要做”的问题，，， ，， ，而是谁能先把它做成。。。。。 。。为什么科技公司们宁愿忍受极高的发射本钱，，， ，， ，也要把效劳器送上天？？ ？？？？在万米高空的真空中，，， ，， ，数据中心事实该怎么建？？ ？？？？当算力脱离地球外貌，，， ，， ，真的能跑出更自制、更高效的AI吗？？ ？？？？
01
为什么要把数据中心送“上天”？？ ？？？？
要明确为什么数据中心要上天，，， ，， ，我们先得看看现在地面的日子有多难过。。。。。 。。若是现在你问硅谷大佬们，，， ，， ，AI进化的最终瓶颈是什么？？ ？？？？ 他们或许率不会说是算法，，， ，， ，也不是人才，，， ，， ，甚至也不是芯片，，， ，， ，而就是两个最基础的物理限制：电力和散热。。。。。 。。
在PT视讯(中国区)官网之前一期关于“数据中心的真实账单”的内容中一经详尽拆解过，，， ，， ，虽然供电和冷却装备加起来缺乏整个数据中心建设本钱的10%，，， ，， ，但却是数据中心现在真正被“卡脖子”的地方。。。。。 。。
地面数据中心的实质是一个吞电巨兽。。。。。 。。 目今一个超大规模AI数据中心的一连用电规模，，， ，， ，已经从已往的几十兆瓦（MW），，， ，， ，跃升到数百兆瓦，，， ，， ，甚至迫近1吉瓦（GW）。。。。。 。。1吉瓦是什么看法？？ ？？？？ 若是一个系统以1吉瓦的功率24小时、整年无休地运行，，， ，， ，一年爆发的电量约莫是8.8太瓦（TW）时，，， ，， ，基内情当于一座中等规模都会一整年的用电量。。。。。 。。
AI带来的问题不但是消耗电力，，， ，， ，更在于这些电力最终都会转化为热。。。。。 。。以H100这类高端GPU为例，，， ，， ， 单卡功耗已经靠近700瓦，，， ，， ，当成千上万张显卡组成集群时，，， ，， ，散热就成了一项比盘算自己更腾贵的系统工程。。。。。 。。
随着全球AI算力需求的指数级提升，，， ，， ，古板的风冷手艺已经很难知足高密度算力装备的散热需求，，， ，， ，液冷变为了必需品。。。。。 。。数据研究，，， ，， ，一个大型数据中心，，， ，， ，每消耗1千瓦时电力，，， ，， ，往往需要1至2升淡水用于冷却。。。。。 。。 这意味着一个百兆瓦级AI数据中心，，， ，， ，天天就可能消耗上百万升水。。。。。 。。 更贫困的是，，， ，， ，随着GPU功耗继续上升，，， ，， ，冷却系统的效率提升已经显着放缓。。。。。 。。
但AI想要继续向宿世长，，， ，， ，还必需依赖大规模的能源消耗，，， ，， ，AI巨头们为了获取电力是绞尽脑汁：收购刷新发电厂，，， ，， ，自建电网，，， ，， ，抢购燃气轮机，，， ，， ，研究核能……地面已然卷入了一场AI能源战争。。。。。 。。
在这样的配景下，，， ，， ，需要寻找一个能源更富足、更稳固，，， ，， ，且散热也能更高效的地方，，， ，， ，谜底就是太空。。。。。 。。在大气层以外，，， ，， ，太空为人类准备了三份地面永远无法提供的厚礼：
第一份厚礼是能源。。。。。 。。在地面，，， ，， ，能源是一个重大的系统问题，，， ，， ，涉及到发电、输电、储能、调峰、碳排、土地等环节。。。。。 。。哪怕是最理想的新能源系统，，， ，， ，也绕不开天气转变和季节波动。。。。。 。。
但在太空的近地轨道上，，， ，， ，太阳能的逻辑则完全差别：没有大气层的折射、没有云层的遮挡、更没有昼夜交替，，， ，， ，只要电池板够大，，， ，， ，理论上就能获得24小时一直电、险些零本钱的清洁能源。。。。。 。。
盘算数据显示：在地球轨道上，，， ，， ，太阳能的使用效率是地面的8到10倍。。。。。 。。这意味着能源第一次酿成了“一连变量”，，， ，， ，而非“间歇资源”，，， ，， ，这关于AI的生长极其要害。。。。。 。。由于AI的训练和推理，，， ，， ，最要害的不是“自制的电”，，， ，， ，而是需要恒久稳固、不会中止的功率输入。。。。。 。。
从更宏观的角度看，，， ，， ，“太阳能”只是太空能源金矿的冰山一角。。。。。 。。今天在太空里使用的“太阳能”，，， ，， ，实质上只是太阳聚变反应的副产品。。。。。 。。太阳自己是一个稳固运行了45亿年的自然核聚变反应堆，，， ，， ，每一秒释放的能量，，， ，， ，都远超整小我私家类社会所需要的总和。。。。。 。。
现在为了获取能源，，， ，， ，许多投资者们都去研究制造小型聚变反应，，， ，， ，马斯克对此体现这完全是添枝加叶，，， ，， ，由于我们头顶上早就挂着一个免费的、不会熄火的最终能量源。。。。。 。。
第二份礼物是散热。。。。。 。。在地面，，， ，， ，需要用重大的电扇和腾贵的液冷系统，，， ，， ，但太空的散热则是完全差别的物理规则。。。。。 。。
AI运行会爆发巨热，，， ，， ，而太空配景温度仅为3开尔文（约 -270℃），，， ，， ，只需将散热器背对太阳，，， ，， ，就能获得高效的自然冷却。。。。。 。。在真空情形中，，， ，， ，热量不需要被“搬走”，，， ，， ，而是可以以辐射的方法向深空释放。。。。。 。。我们可以通过重大的辐射散热板，，， ，， ，直接把废热丢进宇宙，，， ，， ，前微软能源战略司理Ethan Xu告诉我们，，， ，， ，这意味着PUE（能源使用效率）可以无限迫近于1。。。。。 。。
Ethan XU 前微软能源战略司理，，， ，， ，前突破能源科研总监 太空中的温度是很是低的，，， ，， ，而古板的数据中心，，， ，， ，可能有靠近4%的电力是用来给数据中心制冷的，，， ，， ，而不是用来给算力供电的。。。。。 。。以是在太空中，，， ，， ，若是能够很好地使用太空温度靠近绝对零度的这一情形，，， ，， ，那么数据中心爆发的废热，，， ，， ，就可以通过辐射散热的方法直接排到深空当中。。。。。 。。这样，，， ，， ，数据中心的电力使用效率（PUE）就可以在理论上靠近于1。。。。。 。。也就是说，，， ，， ，在给数据中心提供的这些电力当中，，， ，， ，险些所有的电力都是用来给算力供电的，，， ，， ，而不是用来给制冷供电的。。。。。 。。
第三份礼物是极低延迟。。。。。 。。光在真空中的撒播速率比在光纤里快30%，，， ，， ， 通过激光链路，，， ，， ，太空数据中心可以绕过重大的陆地网络和海底电缆，，， ，， ，实现真正意义上的“全球算力秒达”。。。。。 。。当算力节点最先安排在轨道上，，， ，， ，它们就不再代表着“远离地球”，，， ，， ，而是有可能在特定网络拓扑中，，， ，， ，转化成更靠近用户、更快的中继节点。。。。。 。。
以是太空同时知足了一连能源、极端散热、靠近物理极限的通讯条件这三个条件，，， ，， ，正好也是AI算力当下最稀缺的三样工具。。。。。 。。可是听起来云云完善的计划，，， ，， ，在现实中却面临着一个重大的入场券问题： 怎么才华把那些比钢琴还重、比瓷器还懦弱的效劳器，，， ，， ，塞进火箭，，， ，， ，再精准地安排到轨道上呢？？ ？？？？ 太空数据中心，，， ，， ，事实该怎么建？？ ？？？？
02
太空数据中心怎么建？？ ？？？？
目今的两种主要探索路径
现在来看，，， ，， ，全球的探索，，， ，， ，已经逐渐收敛为两条主流路径：一条是“在轨边沿盘算” ；； ；；；； ；；另一条是“轨道云数据中心”，，， ，， ，这两种探索，，， ，， ，一个解决“现在的问题”，，， ，， ，一个押注“未来的规模”。。。。。 。。解决的是差别层级的问题，，， ，， ，也代表着差别阶段的野心。。。。。 。。
关于这两种路径，，， ，， ，最近浙江大学和新加坡南洋理工大学也在Nature上团结宣布了最新研究，，， ，， ，首次系统性地提出了完整的手艺框架，，， ，， ，我们也采访到了该论文的第一作者Ablimit Aili博士，，， ，， ，来资助我们明确两种蹊径事实有什么区别、都怎么建。。。。。 。。
Chapter 2.1 在轨边沿盘算
首先来看在“轨边沿盘算”模式，，， ，， ，边沿数据中心并非一个完整的“云”，，， ，， ，它的焦点逻辑相对简朴：不再把卫星收罗到的所有数据都传回地面，，， ，， ，而是把AI加速器直接送上已经在运行的卫星，，， ，， ，让数据在太空中就被剖析、筛选和压缩。。。。。 。。适用于一些规模较小、越发专用的场景。。。。。 。。
Ablimit Aili 浙江大学长三角智慧绿洲立异中心特聘研究员 边沿数据中心，，， ，， ，主要思量的是单个卫星或者较小的卫星群。。。。。 。。好比这些卫星群可能提供遥感效劳或者成像效劳。。。。。 。。为了对它们举行升级，，， ，， ，我们在升级时加上更好的算力，，， ，， ，好比AI加速器，，， ，， ，以此提升这些卫星的特殊盘算能力（如图像处置惩罚能力），，， ，， ，从而大大降低这些卫星需要传输给地面站的数据量。。。。。 。。这首先会大大地降低效劳的延迟时间，，， ，， ，间接地也会降低地面数据中心需要处置惩罚的数据量。。。。。 。。
一个代表性乐成案例是Starcloud与英伟达的相助。。。。。 。。去年11月Starcloud乐成将英伟达H100 GPU送入轨道，，， ，， ，他们发射的Starcloud-1卫星，，， ，， ，搭载了一颗H100级别的GPU，，， ，， ，整套算力系统仅重60公斤，，， ，， ，巨细相当于一台小型冰箱。。。。。 。。
这颗卫星的使命并非“展示算力”，，， ，， ， 而是直接吸收来自合成孔径雷达（SAR）卫星群的数据，，， ，， ，在轨道上完成实时处置惩罚，，， ，， ，再把效果回传地球。。。。。 。。
阻止现在，，， ，， ，它在太空中完成了几个主要使命：一是乐成挪用了谷歌的开源模子Gemma，，， ，， ，并向地球发出了“Hi地球人，，， ，， ，你们好”的问候，，， ，， ，似乎一个地外智慧生命 ；； ；；；； ；；二是使用莎士比亚全集训练由OpenAI首创成员Andrej Karpathy打造的NanoGPT，，， ，， ，让模子能够以莎士比亚式的英语举行表达 ；； ；；；； ；；三是实时读取传感器数据，，， ，， ，举行实时情报剖析，，， ，， ，好比瞬间识别野火热信号等，，， ，， ，并实时通知地面职员。。。。。 。。
Starcloud-1 的乐成，，， ，， ，也意味着太空中的算力第一次不再只是“辅助系统”，，， ，， ，而最先直接加入盘算自己。。。。。 。。“在轨边沿盘算”之以是成为太空数据中心建设第一条被跑通的蹊径，，， ，， ，背后有着很是清晰的手艺和商业逻辑。。。。。 。。
首先，，， ，， ，在轨边沿盘算的手艺难度相对可控。。。。。 。。所谓“可控”，，， ，， ，并不指“把GPU送上天”这件事很容易，，， ，， ，而是由于它所做的，，， ，， ，是对既有手艺的延伸，，， ，， ，而非一次系统级重构：
1.在硬件层面，，， ，， ，这条蹊径并没有发明新的盘算架构，，， ，， ，使用的仍然是成熟的数据中心级AI加速器，，， ，， ，只是将它们重新封装以适配太空情形。。。。。 。。
2.在系统层面，，， ，， ， 在轨边沿盘算不追求重大的算力调理和多节点协同。。。。。 。。一颗卫星对应一类特定使命（如遥感图像处置惩罚、气象、灾难监测、军事侦探等），，， ，， ，因此它更像是一台“使命专用的算力装备”，，， ，， ，而非一个漫衍式云系统。。。。。 。。
由于这些使命自己就高度确定，，， ，， ，这意味着算法、算力规模、功耗及散热，，， ，， ，都可以在发射前被充分设计和验证，，， ，， ，而不是到了轨道上才“临场施展”。。。。。 。。，，， ，， ，即便某一颗算力卫星泛起问题，，， ，， ，其影响也是局部的、可隔离的，，， ，， ，不会像云数据中心那样牵一发动全身。。。。。 。。
其次，，， ，， ，在应用层面，，， ，， ，它的商业模式很是清晰。。。。。 。。通过在轨盘算，，， ，， ，能够显著镌汰下行带宽压力、降低通讯能耗并显著缩短决议延迟，，， ，， ，为种种使命举行效劳，，， ，， ，因此，，， ，， ，这不但仅是“未来算力”的故事，，， ，， ，更是连忙可量化的效率和收益。。。。。 。。
Aili博士在采访中还体现，，， ，， ，“在轨边沿盘算”更主要的意义在于，，， ，， ，这条蹊径正在资助完成一件要害的事情：验证算力能否在太空中恒久、稳固、可靠地运行，，， ，， ，从而为未来真正建设轨道云数据中心打下基础。。。。。 。。
Ablimit Aili 浙江大学长三角智慧绿洲立异中心特聘研究员 这是很是主要的第一步，，， ，， ，由于需要验证几个要害点：其中最主要的是这个GPU在太空中的算力体现。。。。。 。。由于太空情形和地面情形有着很大的区别，，， ，， ，最大的区别在于太空中保存大宗高能粒子，，， ，， ，这对盘算装备的影响很是大。。。。。 。。首先，，， ，， ，他们需要知道这个GPU能不可提供预期的算力 ；； ；；；； ；；其次，，， ，， ，他们也想验证GPU能不可遭受这些粒子的辐射，，， ，， ，以及能否提供几年甚至十年以上的效劳。。。。。 。。
不过，，， ，， ，由于“在轨边沿盘算”主要效劳于特定使命，，， ，， ，以是它也有着很是清晰的天花板。。。。。 。。它更适合图像识别、目的检测、事务筛选，，， ，， ，而非通用的大规模盘算。。。。。 。。别的，，， ，， ，从物理角度来看，，， ，， ，由于受制于卫星体积、供电和散热，，， ，， ，它也不可能无限堆叠GPU，，， ，， ， 更谈不上训练超大模子。。。。。 。。
以是，，， ，， ，“在轨边沿盘算”更多的是一种对太空数据中心的验证和实验。。。。。 。。
Chapter 2.2 轨道云数据中心
相比之下，，， ，， ，轨道云数据中心的目的则更为直接、大胆，，， ，， ，那就是在太空中构建一个真正意义上的云盘算基础设施。。。。。 。。
这条蹊径不再局限于某一类特定使命，，， ，， ，而是试图在轨道上构建一个包括多算力节点、具备高速星间通讯能力，，， ，， ，且受统一调理与编排的系统，，， ，， ，最终目的是让太空中算力能像地面云一样，，， ，， ，实现无邪挪用、分派与扩展。。。。。 。。
现在最成系统的轨道云设想之一，，， ，， ，来自谷歌内部的Suncatcher Projec（“捕光者”妄想），，， ，， ，它的焦点思绪是：在轨道上安排相对牢靠位置的算力平台，，， ，， ，通过一连稳固的太阳能供电，，， ，， ，为地面的数据中心提供算力增补。。。。。 。。
在这个设想中，，， ，， ，太空算力并非自力运行的“外星系统”，，， ，， ，而是被纳入现有云盘算系统，，， ，， ，成为地面云的一部分。。。。。 。。它不追谴责球移动笼罩或肩负用户直连通讯，，， ，， ，主要使命是为地面数据中心分担算力压力。。。。。 。。简朴来说，，， ，， ， 你可以把它明确为悬挂在太空中的“超大规模算力机架”。。。。。 。。
Ablimit Aili 浙江大学长三角智慧绿洲立异中心特聘研究员 在他们揭晓的文章中，，， ，， ，几十颗卫星形成一个集群。。。。。 。。它不是笼罩整个地区，，， ，， ，而是一个群体，，， ，， ，并始终坚持大致的形状稳固。。。。。 。。我猜，，， ，， ，这样设计是为了确保它们在太空中的特定位置，，， ，， ，能够与地面数据中心实现数据通讯。。。。。 。。
在谷歌宣布的该妄想的论文中，，， ，， ，很是详细地阐释了Suncatcher系统的架构设定、建设计划以及本钱测算，，， ，， ，从模式上来说，，， ，， ，Sunchather妄想险些是将地面数据中心拆解为众多小单位，，， ，， ，再将它们逐一“太空化”。。。。。 。。
它的设想是在日照更稳固的晨昏轨道安排一批搭载太阳能阵列的卫星，，， ，， ，每颗卫星均配备Google TPU加速器，，， ，， ，卫星之间通过自由空间光通讯（FSO）互联，，， ，， ，再用一套更“智能”的控制系统实现让这些卫星在太空“贴身航行”，，， ，， ，也就是坚持极近距离而不爆发碰撞。。。。。 。。论文中还举出了一个很是详细的结构：用81颗卫星形成半径1公里的集群。。。。。 。。
在硬件与本钱方面，，， ，， ，谷歌也举行了充分的可行性论证：
1.硬件方面：谷歌专门为太空数据中心研制了特殊版本的TPU，，， ，， ，针对Trillium TPU举行的辐射测试效果显示，，， ，， ，在等效约5年轨道使命寿命的辐射剂量下，，， ，， ，TPU未泛起致命性失效。。。。。 。。
2.本钱方面：谷歌基于SpaceX的发射数据举行了详细的学习曲线剖析，，， ，， ，推测到2030年月中期，，， ，， ，LEO发射本钱有望降至小于200美元/公斤的量级，，， ，， ，若星舰实现完全重复使用，，， ，， ，发射本钱甚至可能进一步降至每公斤60美元甚至15美元。。。。。 。。
凭证妄想，，， ，， ，谷歌预计在2027年头发射两颗原型卫星，，， ，， ，届时将测试TPU在太空中的现实运行情形，，， ，， ，并验证光通讯链路的稳固性。。。。。 。。
Chapter 2.2.1 SpaceX：基于Starlink的“轨道云”
若是说谷歌是“从数据中心出发，，， ，， ，把它拆成卫星编队再搬上天”，，， ，， ，那SpaceX的蹊径恰恰相反：它是“从卫星星座出发，，， ，， ，让星座进化成算力云”。。。。。 。。
SpaceX手里有一个现实保存的、规模最大的低轨星座——Starlink，，， ，， ，阻止现在，，， ，， ，Starlink约莫有9300颗活跃卫星，，， ，， ，占所有在轨可运行卫星的约65%，，， ，， ，且卫星之间已通过激光链路高速互联。。。。。 。。这意味着，，， ，， ，若是想要在太空里做“漫衍式系统”，，， ，， ，SpaceX是少数真正拥有“漫衍式硬件底座”的公司。。。。。 。。
SpaceX的设想是：让部分Starlink卫星，，， ，， ， 逐步从“纯通讯节点”演进为同时具备通讯与算力能力的节点，，， ，， ，这样一来，，， ，， ，算力不再集中在少数牢靠平台，，， ，， ， 而是漫衍在整张轨道网络中。。。。。 。。
那详细该怎么实现呢？？ ？？？？现实上，，， ，， ，现在已经在天上的Starlink卫星不会直接酿成数据中心，，， ，， ，必需通过“刷新后的新一代卫星”，，， ，， ，才华真正承载盘算使命。。。。。 。。
现在在轨运行的Starlink卫星，，， ，， ，焦点使命只有通讯（认真用户接入、数据中继和星间激光链路转发），，， ，， ，这些卫星虽然具备一些算力，，， ，， ，但并非为高密度盘算而设计，，， ，， ，因此，，， ，， ，把它们直接“升级成数据中心”，，， ，， ，在工程上并不现实。。。。。 。。
以是SpaceX更可能接纳的路径是：在后续发射中，，， ，， ，引入一类全新的、被刷新过的“算力增强型卫星”，，， ，， ，这些卫星在设计上会爆发显着转变，，， ，， ，包括具备更高的供电能力、专门为算力设计的散热结构、以及更强的星间通讯接口等。。。。。 。。它们的焦点身份是网络中的“盘算节点”，，， ，， ，而非纯粹的“通讯节点”，，， ，， ，当新卫星被发射上天后，，， ，， ，它们会与原有的Starlink卫星通过星间激光链路毗连，，， ，， ，配合组成一个在轨的、分层式的云系统。。。。。 。。
Aili博士在采访中体现，，， ，， ，SpaceX的这种计划，，， ，， ，跟他们的研究团队从多年前所最先思索的轨道云数据中心建设方法不约而同。。。。。 。。
Ablimit Aili 浙江大学长三角智慧绿洲立异中心特聘研究员 我们提出的云数据中心框架，，， ，， ，是基于现有的通讯卫星，，， ，， ，好比Starlink。。。。。 。。在此基础上，，， ，， ，我们加上通用效劳器等装备，，， ，， ，加大太阳能板，，， ，， ，加大冷却板，，， ，， ，或者增添冷却板数目，，， ，， ，并配备更高的带宽。。。。。 。。以是，，， ，， ，这个思绪和SpaceX较量类似。。。。。 。。
这种模式的焦点特点是，，， ，， ，它并不追求一次性建成超大规模算力中心，，， ，， ，而是依托现有Starlink星座一直叠加节点能力，，， ，， ，让轨道网络自己逐步具备盘算属性，，， ，， ，进而形成一个笼罩全球、动态调理漫衍式网络。。。。。 。。它的优势在于演进本钱更低，，， ，， ，并且危害可控，，， ，， ，就算某个算力节点出问题，，， ，， ，也不会拖垮整张通讯网络。。。。。 。。
Chapter 2.2.2 太空站式集中数据中心
除了“在轨边沿盘算”和“基于星座的轨道云”，，， ，， ，尚有一种更直觉、也更具“地面头脑”的探索偏向：在太空中建设集中式数据中心。。。。。 。。
它的焦点思绪很简朴：不把算力疏散在大宗卫星上，，， ，， ，而是在太空站或大型在轨平台中，，， ，， ，集中安排机柜级算力系统，，， ，， ，就像把一座小型地面数据中心，，， ，， ，整体搬到轨道上。。。。。 。。
现在，，， ，， ，这条蹊径更多停留在研究与早期工程验证阶段，，， ，， ，但已有部分机构和创业公司最先结构。。。。。 。。在航天机构层面，，， ，， ，包括NASA和欧洲航天系统都曾在国际空间站（ISS）情形中，，， ，， ，举行过与在轨盘算、数据处置惩罚和边沿算力相关的实验 ；； ；；；； ；；别的，，， ，， ，一些商业航天公司也在研究在空间站嵌入数据中心的可行性，，， ，， ，包括Axiom Space，，， ，， ，Voyager Space等。。。。。 。。
这种模式的优势在于结构集中、维护逻辑清晰，，， ，， ，且最靠近地面数据中心的工程头脑 ；； ；；；； ；；但价钱同样显着：面临极高的发射与在轨建设本钱、扩展性有限、且强烈依赖在轨维护能力。。。。。 。。
Ethan Xu 前微软能源战略司理、前突破能源科研总监 首先，，， ，， ，它的算力较量集中，，， ，， ，跟地面上的数据中心类似。。。。。 。。由于算力集中，，， ，， ，各个机柜或芯片之间的通讯速率会更快，，， ，， ，延时更低，，， ，， ，毗连也更可靠。。。。。 。。 可是从另一方面来讲，，， ，， ，可能在运维时可靠性会泛起问题。。。。。 。。若是是漫衍式数据中心，，， ，， ，即便一个卫星上的算力节点泛起了问题，，， ，， ，尚有几十个、几百个其他的节点在。。。。。 。。但若是是这种集中式、大型的数据中心，，， ，， ，若是遭遇较量大的问题，，， ，， ，就有可能同时影响大宗的算力。。。。。 。。
至此，，， ，， ，我们已经看到了一幅相当完整的太空数据中心建设图景：有的选择从最务实的“在轨边沿盘算”入手，，， ，， ，有的试图直接构建真正的“轨道云盘算”系统，，， ，， ，虽然路径差别、节奏差别，，， ，， ，但它们指向的是统一个偏向：算力，，， ，， ，正在被认真地推向轨道。。。。。 。。
当这些蹊径最先从妄想图纸走向工程和现实天下，，， ，， ，真正的磨练才刚刚最先。。。。。 。。
03
太空数据中心的建设挑战与远景
Chapter 3.1 手艺挑战
太空有太阳、有真空情形，，， ，， ，似乎似乎天生就适合安排算力，，， ，， ，但一旦进入工程层面，，， ，， ，却并没有那么简朴。。。。。 。。我们先来看一颗通俗的通讯卫星：
它左右睁开的两个“大同党”是太阳能板，，， ，， ，认真为整颗卫星提供电力，，， ，， ，也是它险些唯一的能源泉源。。。。。 。。
卫星中心相对紧凑的“盒子”，，， ，， ，是卫星平台。。。。。 。。这内里包括了姿态控制、推进系统、电源治理、热控和盘算控制单位，，， ，， ，认真让卫星在轨道上稳固运行、准确指向地面。。。。。 。。
卫星前方或下方突出的结构是通讯载荷。。。。。 。。它们认真吸收来自地面的信号，，， ，， ，举行简朴处置惩罚和放大，，， ，， ，然后再转发回地球。。。。。 。。
古板通讯卫星的设计目的很是明确：只管少算、少热、少功耗，，， ，， ，把重大盘算留在地面，，， ，， ，自己只做“信号中继”。。。。。 。。而要把算力真正搬到卫星上，，， ，， ，改变的绝不但是“多加一块芯片”，，， ，， ，而是要从能源、散热到结构设计，，， ，， ，将整颗卫星的工程逻辑推翻重来。。。。。 。。
首先爆发转变的，，， ，， ，是能量系统。。。。。 。。为了支持一连运行的盘算单位，，， ，， ，单个卫星的太阳能板需要更大面积，，， ，， ，电源治理系统也必需更重大，，， ，， ，由于算力需要的不是“平均电力”，，， ，， ，而是稳固、一连、不掉线的功率输入。。。。。 。。
Ethan Xu 前微软能源战略司理、前突破能源科研总监 好比100兆瓦的太阳能发电站，，， ，， ，在地表上可能相当于200个左右足球场巨细的面积，，， ，， ，规模很是大。。。。。 。。若是同样的太阳能板要放到太空中睁开，，， ，， ，至少需要几十个足球场那么大的面积。。。。。 。。以是，，， ，， ，这就意味着必需从工程上解决一个问题：怎样用更轻质、更高效的质料，，， ，， ，把太阳能板折叠好，，， ，， ，发射到太空当中，，， ，， ，再将其睁开。。。。。 。。在一样平常运维时，，， ，， ，还必需接纳自动化方法，，， ，， ，好比使用机械人对太阳能板举行维护。。。。。 。。这就和在地面上出了问题，，， ，， ，派工人去排查、修复的模式完全纷歧样了。。。。。 。。
接着转变的，，， ，， ，是卫星的“中枢”。。。。。 。。在古板通讯卫星中，，， ，， ，中心的“盒子”主要认真控制和调理 ；； ；；；； ；；而在算力卫星里，，， ，， ，这里会多出真正的盘算载荷——AI加速器、存储模�？ ？？？？椤⑹荽χ贸头５ノ�，，， ，， ，它们将成为新的“焦点器官”。。。。。 。。
随之而来的，，， ，， ，是散热结构的转变。。。。。 。。通讯载荷爆发的热量有限，，， ，， ，但算力载荷会一连发热，，， ，， ，这意味着卫星外部，，， ，， ， 必需增添专门的辐射散热板，，， ，， ，把热量稳固地送向深空。。。。。 。。
而这些转变，，， ，， ，会让卫星的重量和重心爆发改变，，， ，， ， 进而也对发射能力和星座安排节奏提出了全新的要求。。。。。 。。
Chapter 3.2 工程实现与本钱挑战
即便手艺上可行，，， ，， ，太空数据中心仍然要面临一个更现实的问题：工实现程的重漂后以及建设本钱的可遭受性。。。。。 。。
在地面，，， ，， ，数据中心的建设流程高度成熟：设计、施工、通电，，， ，， ，每一步都有标准化路径，，， ，， ，但在太空，，， ，， ，工程流程被迫拉长成一条极重大链条：从系统级设计到模�？ ？？？？榛圃臁⒃俚蕉啻畏⑸洹� 在轨睁开、联调运行，，， ，， ，最后尚有运行维护与退役处置惩罚，，， ，， ，任何一个环节蜕化，，， ，， ，都可能导致前期所有投入“作废”，，， ，， ，这就迫使工程自己必需极端守旧。。。。。 。。
我们在上一期数据中心建设本钱的视频中剖析过，，， ，， ，现在建设1GW的地面数据中心约莫需要516亿美元，，， ，， ，但要建设一律规模的太空数据中心呢？？ ？？？？
现在太空数据中心的本钱结构主要包括四个部分：能源系统（空间太阳能阵列）、散热系统（超大面积辐射散热器）、算力与航天级系统封装、以及发射和在轨组装。。。。。 。。
其中，，， ，， ，光是“发射和在轨组装”这一项，，， ，， ，本钱就险些要追上地面数据中心的总造价。。。。。 。。为了“能被送上天”，，， ，， ，算力、能源、散热系统，，， ，， ，都必需被拆分、减重、重新封装，，， ，， ，这不但提高了单瓦算力的制造本钱，，， ，， ，一旦规模上升到百兆瓦甚至吉瓦级，，， ，， ，发射次数将酿成一个不可忽视的“本钱乘数”。。。。。 。。
凭证NASA、JPL等机构的测算，，， ，， ，要在太空中实现1GW级一连功率的在轨能源系统，，， ，， ，约莫需要数百万平方米级太阳能阵列，，， ，， ，这意味着系统总质量甚至会抵达上万吨级，，， ，， ，即即是凭证SpaceX Falcon 9最低的内部发射本钱约1500万至2800万美元/公斤来盘算，，， ，， ，这一部分的整体投入就已经抵达200至300亿美元。。。。。 。。
别的，，， ，， ，地面数据中心可以容忍一定比例的故障，，， ，， ， 由于硬件可以随时替换，，， ，， ，但太空数据中心不可，，， ，， ，算力系统必需在多年无人维护的条件下稳固运行，，， ，， ，这也意味着更高规格的元器件、更严酷的测试周期和更慢的手艺迭代节奏，，， ，， ，最终的效果是每一瓦算力，，， ，， ，都要肩负更高的“生涯本钱”。。。。。 。。
以是当把所有环节纳入考量，，， ，， ，哪怕是很是守旧地估算，，， ，， ，现在1GW的太空数据中心的建设本钱都可能上探至千亿美元。。。。。 。。
不过，，， ，， ，Ethan也体现，，， ，， ，虽然现在建太空数据中心还很是腾贵，，， ，， ，但在发射本钱大幅下降条件下，，， ，， ，由于能源方面的本钱险些为零，，， ，， ，未来太空数据中心也可能在整体生命周期本钱上优于地面系统。。。。。 。。
Ethan Xu 前微软能源战略司理、前突破能源科研总监 从经济实质上看，，， ，， ，太空数据中心主要是使用未来数十年极低的运行本钱优势，，， ，， ，来填补前期高昂投入的劣势。。。。。 。。若是前期投入能一连降低，，， ，， ，同时未来恒久的运行本钱也能一直地下降，，， ，， ，那么综合来看，，， ，， ，太空数据中心的本钱很有可能在未来几年与地面数据中心靠近，，， ，， ，甚至更低。。。。。 。。
Chapter 3.3 羁系与挑战
即便手艺与本钱可行，，， ，， ，太空数据中心仍面临一个很是主要的挑战——羁系。。。。。 。。无论接纳哪种形态建设，，， ，， ，太空数据中心实质上都意味着在轨装备数目级的增添，，， ，， ，为了实现数据中心级的算力规模，，， ，， ，重大的卫星群甚至会把地球困绕起来，，， ，， ，而在近地轨道已经日益拥挤的情形下，，， ，， ，势必会引发整个轨道的系统性问题。。。。。 。。
首先是轨道拥挤。。。。。 。。算力卫星通常更重、寿命更长、运行状态更重大，，， ，， ，当差别国家、差别企业以及差别类型的卫星同时在统一轨道层运行，，， ，， ，协调难度会被成倍放大。。。。。 。。
其次是碰撞危害与太空垃圾。。。。。 。。 高功耗算力卫星一旦失效，，， ，， ，若是不可实时、可控地离轨，，， ，， ，便可能成为恒久保存的碎片源，，， ，， ，而碎片一旦爆发，，， ，， ，会在轨道上以极高速率撒播危害——这影响的不但只是单个项目，，， ，， ， 更是整个轨道情形的恒久清静。。。。。 。。
这也意味着，，， ，， ，太空数据中心的推进不但需要手艺突破和资笔僻持，，， ，， ，更需要一套全新的轨道治理机制，，， ，， ，包括制订更严酷的离轨与退役标准，，， ，， ，以及实现跨国界、跨运营方的恒久协作。。。。。 。。
Chapter 3.4 未来远景
在理清了太空数据中心所面临的手艺、本钱和羁系的一系列挑战后，，， ，， ，一个判断就变得更清晰了：太空数据中心绝非一条“短期收效”的蹊径。。。。。 。。
从宏观算力系统的视角来看，，， ，， ，未来太空数据中心的角色并非地面数据中心的替换者，，， ，， ， 而是增补性的保存。。。。。 。。至少在可预见的未来，，， ，， ，地面数据中心依然具备无可替换的优势：本钱更低、安排更快、维护更无邪、生态也更成熟，，， ，， ，关于绝大大都通用盘算使命而言，，， ，， ，将算力安排在地面，，， ，， ，依然是最经济、最高效的选择。。。。。 。。
而太空数据中心的建设意义，，， ，， ，不在于追求短期的“性价比”，，， ，， ，而在于开发一条不再受制于地面物理条件的算力增添路径。。。。。 。。当算力规模一连膨胀，，， ，， ，地面数据中心日益受到能源供应、散热能力、用水压力及土地资源等约束时，，， ，， ，太空所提供的是一种恒久可行的备选计划。。。。。 。。
因此，，， ，， ，即便太空数据中心真正落地，，， ，， ，更现实、也更可能泛起的形态并非“算力整体上天”，，， ，， ，而是地面与太空并存的“混淆算力系统”：地面数据中心继续肩负主体算力、焦点存储和高频交互使命 ；； ；；；； ；；而太空数据中心，，， ，， ，则在特定场景中施展要害作用。。。。。 。。
Ethan Xu 前微软能源战略司理，，， ，， ，前突破能源科研总监 太空数据中心在某些场景下是很是�？ ？？？？尚械�。。。。。 。。好比在AI训练历程中，，， ，， ，需要消耗大宗的能量，，， ，， ，但AI训练针对的客户主要是公司内部的科研职员，，， ，， ，并不是通俗消耗者。。。。。 。。因此，，， ，， ，可以将这类对能耗要求特殊大、对延迟要求不高、同时 对可靠性要求也不是那么高的算力需求，，， ，， ，放到太空中举行。。。。。 。。别的，，， ，， ，随着太空科技的生长，，， ，， ，许大都据需要在太空中收罗，，， ，， ，也需要在太空中盘算。。。。。 。。以是，，， ，， ，太空数据中心可以作为一种边沿数据中心保存。。。。。 。。04
云端之上
重新界说算力的物理界线
若是说地面数据中心界说了已往二十年算力增添的方法，，， ，， ，那么太空数据中心，，， ，， ，更像是在为下一个算力时代，，， ，， ，提前铺设一条尚未启用的基础设施。。。。。 。。
今天的它，，， ，， ，仍然腾贵、重大、充满争议，，， ，， ，距离规� ；； ；；；； ；；杏泻艹さ穆芬�，，， ，， ，但它所回应的，，， ，， ， 是一个越来越现实的问题：当算力需求继续膨胀，，， ，， ，地面天下是否还能无限承载？？ ？？？？
也许在短期内，，， ，， ，太空数据中心不会成为主角，，， ，， ，但它正在提醒着我们——当人类最先认真讨论把“云”送上轨道，，， ，， ，便意味着“算力”已经被看成一种需要跨越行星标准来思索的基础资源。。。。。 。。太空数据中心的意义，，， ，， ，或许不在于它什么时间能落地，，， ，， ，而在于它也让我们意识到：人类盘算的界线，，， ，， ，现在已不再止于地球。。。。。 。。
注：部分图片泉源于网络
【本期节目不组成任何投资建议】
【视频播放渠道】
海内：B站｜腾讯｜视频号｜西瓜｜头条｜百家号｜36kr｜微博｜虎嗅
外洋：Youtube
联系PT视讯(中国区)官网：video@sv101.net
【创作团队】
监制｜泓君 陈茜
撰稿 ｜Daisy
主持 ｜陈茜
剪辑｜橘子
动效｜HIROBUMI 踹
运营｜王梓沁 何源清
领峰执法咨询有限公司