随着AI应用快速扩张、算力基础设施需求持续上升,越来越多科技巨头正把目光投向太空,试图利用卫星获取太阳能,为地面AI计算提供电力支持,并推动太空数据中心构想落地。
据报道,Elon Musk已将SpaceX未来战略重点之一转向在太空运行AI数据中心;由Jeff Bezos创立的Blue Origin也在强化类似布局。与此同时,Google与Planet Labs正在测试卫星承载和运行AI计算系统的可行性。
消息称,Google已就“Project SunCatcher”与SpaceX等展开磋商,评估在太空建设数据中心的可能性。该公司正在研究由太阳能卫星组成的网络,并考虑搭载自研张量处理器TPU,以探索构建所谓“轨道AI云”的方案。
此外,NVIDIA近期还发布了“太空轨道数据中心系统架构师”相关职位,显示这一方向正开始进入产业视野。
在AI基础设施需求迅速升温的背景下,把部分AI计算任务转移至轨道空间,正成为业界关注的新方案。对AI企业而言,这一路径意味着有机会绕开地面数据中心建设限制,进一步扩展算力规模。不过,要让这一设想真正落地,仍面临多重工程挑战。
《华尔街日报》近日报道称,若要在轨道空间运行数据中心,从抗辐射设计到发射能力,多个关键环节仍需技术突破。其中最大的难题之一,是如何在不过度推高成本的前提下,实现相关设备的规模化制造与发射。一些工程师认为,该方案在经济性上仍存明显疑问,尚有大量问题有待解决。
根据《华尔街日报》的说法,太空AI数据中心需要部署由大量卫星组成的星座,每颗卫星既要搭载AI芯片,也要配备太阳能电池板以满足供电需求。为了尽可能提高受光效率,这些卫星可能会采用飞越地球极地上空的轨道。
卫星依靠太阳能运行并非新鲜事,但若将其用于AI计算,所需规模将远高于现有水平。《华尔街日报》援引一项测算称,国际空间站的发电能力大致只能支持约100颗先进AI芯片运行,而太空数据中心未来可能需要为分布在大量卫星上的数千至数万枚芯片供电。
在这一背景下,超大规模太阳能阵列成为关注焦点。Rocket Lab首席执行官Peter Beck今年稍早曾向投资者表示,这类方案“需要绵延数公里的太阳能阵列”。
即便供电问题可以缓解,热管理仍被视为核心瓶颈。太空虽然环境低温,但处于真空状态,散热并不因此变得更容易。AI卫星必须配备高性能温控系统,才能保证芯片持续稳定运行。《华尔街日报》指出,在芯片持续发热的情况下维持有效冷却,是太空数据中心要想在成本上接近地面基础设施所必须跨越的关键障碍。
理论上,卫星可通过散热器排出芯片产生的热量,但更大的散热器及配套排热装置会进一步增加整星重量。《华尔街日报》援引航天技术顾问Santani Rao的话称,大型散热器不仅故障风险更高,成本也可能更高。
日本ITmedia也指出,太空“很冷”并不等于更容易散热。原因在于,太空处于高真空环境,热量无法像地面那样通过空气或水进行传导与对流,基本只能依靠辐射方式排出。因此,对高发热计算设备而言,太空冷却难度反而可能更高。太空数据中心的关键不在于外部温度,而在于如何高效处理热量。
除供电和散热外,如何在卫星之间以及太空与地面之间稳定传输数据,同样是一项高难度工程。《华尔街日报》称,被称为“太空激光”的光学链路可用于星间数据传输,但其能耗较高,而且随着数据量增加,功耗还会进一步上升。
此外,要实现太空数据传输,还需要对卫星搭载激光装置的指向进行极高精度控制;在大规模星座条件下,这一任务的复杂度将进一步提升。至于星地通信,同样存在瓶颈。《华尔街日报》援引亚利桑那州立大学工程学院教授Daniel Bliss的话称,目前不少太空数据中心方案设想通过射频(RF)链路将数据回传至地面,但RF频段能够承载的数据量存在上限。