2025年11月,全球AI算力赛道出现极具想象力的新方向:将AI计算硬件部署到太空轨道,打造轨道数据中心。11月2日,商业航天初创企业Starcloud联合英伟达,借助SpaceX猎鹰9号搭载Starcloud‑1卫星成功入轨,把H100数据中心级GPU送入近地轨道,开启为期三年在轨综合测试任务,这也是人类历史上首台在太空运行的高性能AI计算设备,标志太空AI算力从概念推演正式迈入在轨原型验证阶段。
Starcloud‑1卫星重量约60公斤,体积接近小型家用冰箱,其GPU算力相比此前所有在轨航天计算设备提升约100倍。卫星在轨阶段承担两大核心测试任务:一是在轨直接处理地球观测遥感影像,不需要把海量原始图像全部下传地面,在太空完成图像识别、目标解析;二是直接在轨道运行大语言模型,已经完成谷歌开源Gemma模型推理,还完成NanoGPT小型模型在轨训练试验,验证大模型脱离地面电网、地面机房在太空运行的可行性。
太空算力方案拥有地面数据中心难以比拟的天然环境优势。卫星部署在太空,太阳能电池板可以直接接收未经过大气衰减的太阳辐射,获取近乎不间断的清洁能源,摆脱地面数据中心对电网供电的强依赖;宇宙真空环境可以实现辐射被动散热,不需要消耗大量淡水做液冷,绕开地面智算中心最头疼的冷却水资源消耗难题。按照Starcloud官方测算,如果把发射成本摊入全生命周期,太空算力设施全周期碳排放相比同等规模地面数据中心可以降低九成,能源成本具备巨大优化潜力。
几乎同一时间段,谷歌对外公开名为“太阳捕手(Project Suncatcher)”的前沿研究项目,对外发布研究论文,计划将自研Trillium代TPU芯片部署到低轨卫星星座,构建分布式太空AI算力网络。谷歌团队提出构想,由大量搭载TPU芯片的卫星组成集群,卫星之间依靠自由空间激光光链路完成高速互联;卫星优选晨昏太阳同步轨道,最大化日照时长,减少储能电池压力。谷歌已经完成芯片抗辐射实验室模拟测试,Trillium TPU可以承受低轨轨道总电离辐射剂量,具备太空部署的基础潜力。按照项目规划,首批两颗原型验证卫星计划2027年初发射,现阶段整体仍属于登月式预研项目,并非立刻落地商用业务,主要用来验证芯片抗辐射、星间激光通信、太空热管理等一系列关键工程问题,评估未来大规模建设太空AI集群的可行性。谷歌团队也坦诚,现阶段依然存在大量现实瓶颈,芯片单粒子翻转错误、太空散热控制、高昂发射成本,都是横亘在大规模商用之前的巨大障碍。
国内方面,11月27日,北京市科委、中关村管委会联合多家机构召开“智绘星空 胜算在天——太空数据中心建设工作推进会”,正式对外发布我国太空数据中心建设路线图,同时成立太空数据中心创新联合体,集合科研院所、商业航天企业共同攻关天基算力技术。规划方案提出,目标在700‑800公里晨昏太阳同步轨道,建设吉瓦级别的太空计算系统,整套体系分为空间算力、中继传输、地面管控三大分系统。路线图分成三个明确阶段推进:2025‑2027年为第一阶段,重点突破太空算力能源供给、真空散热,完成试验星研制,建设一期小规模算力星座,实现“天数天算”,也就是天上获取的数据直接在天上完成计算;2028‑2030年第二阶段,攻克在轨组装建造技术,压低建设运营成本,实现地面海量数据上传到太空开展计算;2031‑2035年第三阶段,实现卫星批量组网,最终建成吉瓦级完整太空数据中心系统。国内第一代验证试验星“辰光一号”已经完成总装,计划2025年末‑2026年初择机发射,单机算力对标单台地面服务器,承担关键技术摸底验证任务,为后续大规模星座铺路。
尽管构想十分诱人,但当前全球所有太空算力方案,全部处于原型试验阶段,距离大规模商业化落地还有漫长距离,多重工程难题亟待攻克。首先是通信带宽瓶颈,卫星与地面、卫星与卫星之间的数据传输能力有限,如果大规模AI训练产生海量数据,星地下行链路会成为显著短板。其次是宇宙空间辐射问题,地面通用GPU、TPU芯片没有针对太空环境做加固,宇宙高能粒子会造成芯片比特翻转,引发计算错误,会直接影响大模型训练、推理结果可靠性,需要增加纠错电路、冗余备份,会带来硬件功耗、体积、成本代价。第三是设备在轨寿命,卫星轨道环境复杂,元器件老化、轨道碎片风险都会限制设备服役周期;另外发射成本依然居高不下,每公斤送入近地轨道的成本,会直接决定太空算力整体经济性。
从资本层面,海外多家商业机构已经投入数亿美元用于原型卫星研制,风险资本也开始关注太空算力赛道。Starcloud已经向美国FCC提交申请,规划未来建设最多88000颗卫星的巨型轨道算力星座,长远目标构建千兆瓦级别在轨AI算力;但该巨型星座还只是规划申请,没有落实建设资金与明确落地时间表,只能看作远期技术愿景,不能等同于短期可实现项目。
这一轮全球多国同步开展太空算力探索,背后是全球AI算力需求持续爆发的时代大背景。地面建设智算中心越来越多地受到土地、电力配额、冷却水资源约束,各国科技企业开始跳出传统思路,向外寻找新型算力供给。太空算力不是用来完全替代地面智算中心,更多承担差异化任务:对于遥感对地观测、气象监测、深空探测场景,原始数据直接在轨运算,只回传分析结果,能够极大降低星地传输压力,实现低延迟天基智能处理。
同时也需要理性看待该赛道的风险,太空算力当前大量收益测算均来自理论推演。发射成本、辐射加固、星间通信、在轨维护,每一项技术如果达不到预期,都会大幅削弱太空算力的成本优势。原型卫星的成功入轨不等于大规模商业可行性,2025‑2027年的多轮原型测试结果,会成为判断这条技术路线价值的关键依据。
长远来看,如果辐射加固芯片、低成本发射、星间激光互联等关键技术持续取得突破,太空算力有望成为地面算力之外的全新算力补充赛道,拓展人工智能应用边界,为遥感、气象、深空科学计算开辟全新范式,给全球算力产业带来新的发展可能性。但短期之内,太空AI算力依旧是前沿探索领域,大规模商用部署至少需要十年以上技术迭代。
