【编者按】当硅谷的梦想家们仰望星空，他们看到的不仅是璀璨银河，更是下一代计算革命的疆场。马斯克近日抛出惊世预言：“36个月内，太空将成为部署AI最廉价之地。”这并非科幻迷的呓语——SpaceX已正式申请建造由百万卫星组成的轨道数据中心，谷歌、亚马逊等巨头纷纷押注太空AI竞赛。然而，绚烂愿景背后是残酷物理法则与经济学博弈：每公斤200美元的发射成本鸿沟、宇宙射线对芯片的致命侵蚀、太空中散热与能源供给的悖论……这场星辰大海的征途，究竟是引领人类突破算力桎梏的创举，还是资本与技术交织的太空狂想曲？让我们穿透舆论泡沫，审视轨道数据中心面临的真实挑战与可能路径。
从某种意义上看，这一切的发生早已注定。埃隆·马斯克和他的核心圈层多年来一直在探讨太空人工智能——主要基于伊恩·班克斯科幻系列中描绘的遥远未来宇宙图景：拥有意识的飞船在银河系中巡游并掌控星系。
如今，马斯克看到了将这一愿景部分变为现实的机会。他的公司SpaceX已向监管机构申请建造太阳能轨道数据中心，这些中心将分布在多达100万颗卫星上，有望将高达100吉瓦的计算能力移出地球。据报道，他曾暗示部分AI卫星将在月球上建造。
“未来36个月甚至更短时间内，太空将成为部署AI成本最低的地方。”马斯克上周在Stripe联合创始人约翰·科里森主持的播客中如此断言。
他并非孤军奋战。据报道，xAI的计算部门负责人与Anthropic的同行打赌，到2028年全球将有1%的计算能力位于轨道。谷歌（持有SpaceX大量股份）已宣布名为”逐日者”的太空AI计划，将于2027年发射原型飞行器。获得谷歌和安德森·霍洛维茨3400万美元投资的初创公司Starcloud，上周提交了部署8万颗卫星星座的计划。就连杰夫·贝索斯也宣称这是未来趋势。
但在喧嚣背后，将数据中心送入太空究竟需要克服哪些实际挑战？
初步分析显示，目前地面数据中心的成本仍低于轨道数据中心。太空工程师安德鲁·麦卡利普开发了一个对比两种模型的实用计算器。基准结果显示，1吉瓦的轨道数据中心可能耗资424亿美元——几乎是地面同等规模设施的3倍，这主要源于建造卫星并将其发射入轨的前期成本。
专家指出，要改变这个等式，需要多个领域的技术突破、巨额资本支出，以及太空级组件供应链的大量工作。同时，这也取决于地面成本是否会因资源短缺和供应链紧张而上涨。
任何太空商业模式的核心驱动力都是发射成本。马斯克的SpaceX已在降低入轨成本方面取得进展，但分析师认为，要使轨道数据中心成为现实，需要更低的发射价格来支撑商业模式。换言之，虽然AI数据中心看似是SpaceX上市前的新业务线，但该计划取决于完成该公司最持久的未竟项目——星舰。
目前可重复使用的猎鹰9号火箭发射成本约为每公斤3600美元。根据”逐日者”项目白皮书，实现太空数据中心需要将成本降至每公斤200美元左右，这是18倍的改进，预计在2030年代才能实现。但即使按此价格，目前星链卫星输送的能源成本才能与地面数据中心竞争。
业界期待SpaceX的下一代星舰火箭能实现这种改进——尚无其他在研运载工具能承诺同等幅度的成本节约。然而，该火箭尚未投入运营甚至未能入轨；星舰的第三次迭代预计将在未来数月内进行首次发射。
但即使星舰完全成功，认为它能立即为客户降低成本的假设可能经不起推敲。咨询公司Rational Futures的经济学家提出有力观点：如同猎鹰9号，SpaceX不会将价格定得远低于最强竞争对手——否则等于放弃潜在利润。例如，如果蓝色起源的新格伦火箭报价7000万美元，SpaceX为外部客户执行星舰任务时就不会大幅低于此价格，这将使其高于太空数据中心建设者公开假设的数字。
“目前还没有足够火箭发射百万颗卫星，我们离目标还很远，”亚马逊云科技首席执行官马特·戈尔曼在近期活动中表示，”考虑到当前将有效载荷送入太空的成本，这极其高昂，根本不经济。”
尽管如此，如果发射是所有太空业务的痛点，那么第二大挑战就是生产成本。
“我们总是想当然地认为星舰发射成本将降至每公斤数百美元，”麦卡利普告诉TechCrunch，”但人们没有考虑到，目前卫星本身的造价就接近每公斤1000美元。”
卫星制造成本是价格标签中的最大部分，但如果高性能卫星的造价能降至当前星链卫星的一半左右，这个模式就开始具有可行性。SpaceX在建设创纪录的通信网络星链时，已在卫星经济学方面取得重大进展，并希望通过规模效应实现更大突破。部署百万颗卫星的部分逻辑，无疑来自大规模生产带来的成本节约。
然而，用于这些任务的卫星必须足够大，以满足运行强大GPU的复杂需求，包括大型太阳能阵列、热管理系统以及用于接收和传输数据的激光通信链路。
“逐日者”项目2025年的白皮书提供了一种通过电力成本（运行芯片所需的基本输入）来比较地面和太空数据中心的方法。在地面，数据中心每年每千瓦电力成本约为570至3000美元，具体取决于当地电力成本和系统效率。SpaceX的星链卫星则通过机载太阳能电池板供电，但获取、发射和维护这些航天器的成本使每年每千瓦电力成本高达14700美元。简而言之，卫星及其组件必须大幅降价，才能与计量电力竞争。
轨道数据中心支持者常称太空中的热管理”免费”，但这过于简化。由于没有大气层，散热实际上更加困难。
“你需要依靠非常大的辐射器将热量散发到黑暗的太空中，这意味着必须管理巨大的表面积和质量，”正在为谷歌”逐日者”建造原型卫星的Planet Labs高管迈克·萨菲安表示，”这被认为是关键挑战之一，尤其是长期运行方面。”
除了太空真空环境，AI卫星还需应对宇宙辐射。宇宙射线会逐渐降解芯片，并可能导致”比特翻转”错误，损坏数据。虽然可以通过屏蔽、使用抗辐射组件或串联冗余错误检查来保护芯片，但这些方案都会增加重量和成本。谷歌已使用粒子束测试辐射对其张量处理单元（专为机器学习应用设计的芯片）的影响。SpaceX高管在社交媒体上表示，公司已为此目的购置了粒子加速器。
另一挑战来自太阳能电池板本身。该项目的逻辑是能源套利：太空中的太阳能电池板效率比地球高5到8倍，如果轨道选择得当，每天90%以上的时间都能接受日照，从而提升效率。电力是芯片的主要燃料，更多能源意味着更便宜的数据中心。但即便太阳能电池板在太空中也更为复杂。
由稀土元素制成的太空级太阳能电池板虽然耐用，但过于昂贵。硅基太阳能电池板成本低廉且在太空中日益普及（星链和亚马逊柯伊伯计划均使用），但由于太空辐射，它们退化速度更快。这将把AI卫星的寿命限制在五年左右，意味着必须更快实现投资回报。
不过，一些分析师认为这并非大问题，因为新一代芯片的更新速度极快。”五六年后，每千瓦时的成本就无法产生回报，因为它们已不是最先进的技术，”Starcloud首席执行官菲利普·约翰斯顿告诉TechCrunch。
研制太空级硅太阳能电池板的初创公司Solestial高管丹尼·菲尔德表示，业界将轨道数据中心视为增长的关键驱动力。他正与多家公司探讨潜在的数据中心项目，并称”任何有足够实力做梦的企业至少都在考虑此事。”但作为资深航天器设计工程师，他并不轻视这些模型中的挑战。
“你总能把物理规律外推到更大规模，”菲尔德说，”我期待看到这些公司如何实现经济可行性和商业闭环。”
关于这些数据中心的一个悬而未决的问题是：我们将用它们做什么？是通用计算、推理还是训练？基于现有用例，它们可能无法完全替代地面数据中心。
训练新模型的关键挑战在于大规模协同运行数千个GPU。大多数模型训练并非分布式进行，而是在单个数据中心完成。超大规模企业正努力改变这种状况以提升模型能力，但尚未实现。同样，太空训练需要多颗卫星上GPU之间的协同性。
谷歌”逐日者”团队指出，该公司地面数据中心通过每秒数百吉比特吞吐量的网络连接TPU。目前最快的现成星间激光通信链路仅能达到约100Gbps。
这催生了”逐日者”一个有趣的架构：81颗卫星编队飞行，使它们足够接近，能够使用地面数据中心依赖的收发器。当然，这带来了自身挑战：需要高度自主性确保每艘航天器保持在正确位置，即使需要进行机动以避免轨道碎片或其他航天器。
谷歌研究同时提出警告：推理工作可以容忍轨道辐射环境，但需要更多研究来了解比特翻转等错误对训练工作负载的潜在影响。
推理任务不需要数千个GPU同步工作。几十个GPU（可能部署在单颗卫星上）即可完成，这种架构代表了一种最小可行产品，也可能是轨道数据中心业务的起点。
“训练并非太空的理想任务，”约翰斯顿说，”我认为几乎所有推理工作负载都将在太空完成。”他设想从客服语音助手到ChatGPT查询都将在轨道计算。他表示其公司的首颗AI卫星已在轨道上通过执行推理任务产生收益。
尽管在公司向联邦通信委员会提交的文件中细节有限，但SpaceX的轨道数据中心星座预计每吨提供约100千瓦计算能力，大约是当前星链卫星功率的两倍。这些航天器将相互连接，并利用星链网络共享信息；文件声称星链的激光链路可实现 petabits 级吞吐量。
对SpaceX而言，近期收购xAI（正在建设自己的地面数据中心）将使公司能同时布局地面和轨道数据中心，观察哪条供应链适应更快。
这就是拥有可互换浮点运算能力的优势——如果能够实现。”一次浮点运算就是一次浮点运算，无论它在哪里进行，”麦卡利普说，”[SpaceX]可以持续扩展，直到遇到地面许可或资本支出瓶颈，然后转向太空部署。”
