星尘与大海中，藏着人类通往能源与算力自由之路

　　最近，“太空数据中心”成为了中美两国AI市场的热点。

　　中美“太空数据中心”热潮

　　欧美方面，先是马斯克在11月8日发出了“大规模部署太阳能AI卫星是“达到每年1太瓦(1TW)AI算力的唯一途径”的宣言，英伟达也在11月和其投资的初创公司Starcloud合作，通过猎鹰9号火箭，成功将首个搭载H100的太空数据中心卫星送入轨道;然后是SpaceX计划在其星链V3卫星中增加数据处理模块，以星链网络为基础搭建太空数据中心。

　　国内方面，11月27日，“智绘星空 胜算在天——太空数据中心建设工作推进会”在北京举办。会议正式发布了在700-800公里晨昏轨道建设运营超过千兆瓦功率的集中式大型数据中心系统规划。

　　太空数据中心优势展望

　　太空数据中心热的背后，是当前AI蓬勃发展下，人们对更强大算力的渴望与焦虑。

　　从未来技术发展的角度看，把算力设施放在太空中，较地面数据中心可以有着独特优势。

　　首先是能源优势。

　　根据测算，AI大模型所需算力正在以每两年15-16倍的指数级速度增长，所需能源消耗也在呈现出同样的势头。国际能源署估计，约20%的规划设施可能会面临并网延迟的情况。这不仅会影响数据中心的正常运营，还可能进一步加剧能源供应的紧张局势。

　　太空中有着无限的太阳能资源。目前，人类在地面上对太阳能的利用率仅为40%，而地球同步轨道能量利用率可达99%。未来随着技术的进步，太空发电厂配合太空数据中心，将有望彻底解决AI电力瓶颈，同时大大降低AI带来的碳排放。

　　然后是安全优势。数据中心作为当代信息社会的运转枢纽，最怕的就是地面上各种环境和意外造成的破坏导致运营中断和数据损毁。如火灾，洪水，台风，地震，海啸甚至可能的战争等等，都可能对地面数据中心造成严重破坏。而太空环境可以完全避免这些问题，对于算力的稳定运营和数据的长久备份是极为理想的环境。

　　在场景需求上，太空数据中心通过“天数天算”，可以避免过往的卫星过顶数据传输时间窗及带宽瓶颈，解决实时遥感、太空观测等业务场景痛点，满足气象观测、灾害预警、国防军事等突发性、实时性任务需求。同时，目前不光是星链，我国也在快速推进卫星互联网项目。随着全球卫星互联网进一步普及，太空数据在未来也将成为全球卫星互联网的核心节点。对于人类不久之后的月球开发，以及可能的火星载人探索等项目，位于太空的数据中心也会提供更有力的计算和通信支持。

　　太空的空间和环保优势也非常可观。当下由于地面空间环境日趋紧张，以及环保要求越来越高，地面数据中心建设受到各国能源许可与环保政策的制约，投产运营周期长成本高。而将数据中心安放在太空中，不占用任何地面资源，不会加剧碳排放和环境负担。未来随着随着卫星发射成本的不断降低，太空数据中心相对陆地数据中心的成本优势也会日益显著。

　　太空数据中心的工程难题

　　当然也要看到，太空数据中心在理论上的未来优势预期与眼前的工程落地之间，仍然受限于当前的技术水平，有着可观的距离。

　　首先就是发射到太空中的成本问题。就算以马斯克星舰计划中的成本，发射一千克到近地轨道尚且需要五十美元，更何况马斯克的这种计划只能当做是愿景。以一个更合理的估计，星舰实现二级可回收之后，一千克入轨价格大概能降到三百美元左右。而大型数据中心的重量是以万吨乃至于十万吨计算的，这就是数百亿美元的成本。如果以当下的发射成本计算，则成本会更加昂贵。

　　然后要考虑的是通信延迟。这里的延迟有两种情况，一种是如果太空数据中心采取分布式设计，那么数据中心之间的通信延迟是巨大的。激光通信很高效，但是如果大量数据交流那么容易，英伟达也就没必要在GPU之间的通信协议下那么大力气了。而同时，太空数据中心与地面的通信也是个巨大的问题，因为太阳同步轨道的特性，所以卫星并非一直指向地面，如果想要数据中心全时可用，要么搞大量的冗余，使得随时随刻都有卫星对准用户，这意味着巨大的额外成本，要么通过中继卫星层层传递，但这就意味着夸张的延迟。

　　可维护性也是十分关键的挑战。虽然太空中能减少一些地面上的干扰，但是太空辐射对于精密电子元器件的影响是严重的，一两次粒子击穿事件就可能使一张计算卡报废。如果是在地面上，那就定时更换就好，但是在太空中，更换维修太空数据中心的成本巨大，甚至可以说是不太可行。

　　同时，太空垃圾也会对太空数据中心造成威胁，太空数据中心虽然结构巨大，但是因为太空垃圾极高的速度，一个厘米级的碎片就有可能破坏一个大型的数据中心，而如今太空中的碎片越来越多，对于这些小型碎片，很难进行有效的监测;更糟糕的是，这样大型的太空物体本身就是碎片的主要来源，太空数据中心表面有可能脱落碎片，而散热系统排出的散热剂也可以在空间之中形成碎片，如果太空垃圾问题产生恶性循环，那么太空数据中心的运行无疑会面临巨大的挑战。

　　算力的未来，星辰与大海

　　通过以上对太空数据中心优劣式的分析可以得出结论，太空数据中心的优势在未来而非当下。能源优势，空间优势，安全优势，场景优势都需要各方面技术取得长足突破破才能兑现，时间可能以十年甚至几十年计。眼前面临地面上的能源，空间和环保限制给算力带来的瓶颈，人们还需要寻找更有可行性，可快速商业化的新型数据中心解决方案，作为在未来太空算力时代到来之前的新方向。基于这种现实的工程需求，人们正越来越多的光目前投射到海洋之中。

　　海洋空间广阔，和太空一样不占用任何地面空间，也免疫陆地常见的火灾，洪水，台风等灾害;海水不光温度低，更是优秀的散热导体;海洋无穷尽的风力资源，在当下正在被极快的转换为规模庞大的电力。

　　所以，由于海洋环境的种种突出优点，一种充分利用海洋空间和能源的海底数据中心方案自然应运而生了。通过将海上风电与海底算力结合，不仅可以为算力提供稳定、清洁的电力供应，还能利用海水天然的冷却效果实现数据中心散热，大幅降低冷却成本和能耗，从而实现绿色环保与经济效益的双赢。

　　另一方面，陆地数据中心的建设，经常面临着环境和市场背离的问题。沿海城市等经济发达地区算力需求旺盛，但土地资源紧张;而将数据中心建设在偏远或寒冷地区，虽然成本低散热条件好，但距离需求旺盛地区遥远，延迟高。海底数据中心的出现解决了这一问题，将数据中心放在沿海大城市的近海海底，不光不占用土地，也可以做到零延迟。这种独特的优势使得海底海底数据中心这一技术形态具有广阔的商业应用潜力。

　　当下，全球面临的AI算力发展问题，既有长远的瓶颈，也有眼下的困难。而太空和海洋一远一近，正代表了人类解决算力瓶颈的远近两个方案。无论如何，在无垠的星尘与大海中，人类必将找到能源与算力自由之路。

　　放眼未来，人类终将走出地球摇篮，向着无垠深空挺进。眼下，中国将在2030年前后实现载人登月，而火星登陆计划也有很大可能在半个世纪内成为现实。太空一定是人类的未来，为此必须在太空算力方面做好技术探索，打好准备基础。

　　但也要看到，这个蓝图起码是以数十年为周期规划的。如前所述，目前还有多方面的工程难题需要克服。而且太空数据中心的服务对象更多的会基于太空活动本身，而非地面用户。这使得太空数据中心短期内不会具有非常高的商业化价值。对此，政策，资本和市场几方面既要给予充分的耐心和发展空间，也不能过度炒作，透支发展潜力。

　　与大规模的太空建设相比，人类对海洋的更进一步建设正如火如荼。随着海底建设能力和海洋能源技术的进一步提升，类似“海底数据中心”的海洋工程将会在不远的将来实现规模化商业就用。海洋算力和海洋能源也将会成为人类进一步挺进无垠深空的的坚定基石。