Google 近期正式啟動(dòng)數(shù)據(jù)中心 “登月計(jì)劃”，計(jì)劃將自身算力全面遷移至太空，該項(xiàng)目被命名為 Project Suncatcher（太陽(yáng)捕手計(jì)劃）。

其核心思路十分明確：與其在地球上爭(zhēng)奪日益稀缺的資源，不如直接進(jìn)軍太空獲取太陽(yáng)能。

這項(xiàng)全新計(jì)劃的唯一目標(biāo)，是打造一個(gè)由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)、具備可擴(kuò)展性的太空 AI 基礎(chǔ)設(shè)施。

此前，OpenAI CEO 奧特曼與微軟 CEO 薩提亞?納德拉在播客節(jié)目中曾表示，當(dāng)前面臨的核心問(wèn)題并非芯片供應(yīng)，而是缺乏足夠的 “暖殼”（warm shells）來(lái)容納這些芯片。

這番言論看似 “凡爾賽”，卻揭示了 AI 發(fā)展的新痛點(diǎn) —— 在 AI 浪潮初期，人們普遍認(rèn)為算力是決定一切的關(guān)鍵，但奧特曼在節(jié)目中強(qiáng)調(diào)，AI 的未來(lái)更依賴(lài)能源領(lǐng)域的突破，即便訂購(gòu)了大量 AI 芯片，若配套的數(shù)據(jù)中心與電力供應(yīng)無(wú)法跟上，最終也難以發(fā)揮作用。

AI 領(lǐng)域的能耗規(guī)模極為驚人。

根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的預(yù)測(cè)，到 2030 年，全球數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的耗電量將與整個(gè)日本的全國(guó)耗電量相當(dāng)。除了電力，水資源消耗同樣不容小覷。

世界經(jīng)濟(jì)論壇的數(shù)據(jù)顯示，一座 1 兆瓦的數(shù)據(jù)中心，每日耗水量相當(dāng)于約 1000 名發(fā)達(dá)國(guó)家居民的日用水量總和。

以英偉達(dá) H100 芯片為例，其最高功耗可達(dá) 700W，與家用微波爐功耗相近，而一個(gè)數(shù)據(jù)中心通常會(huì)配備數(shù)以萬(wàn)計(jì)的 H100 顯卡，且需 24 小時(shí)不間斷運(yùn)行。

近五年間，數(shù)據(jù)中心的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，但這一增長(zhǎng)速度已遠(yuǎn)超新發(fā)電能力的規(guī)劃進(jìn)度。

為破解能源難題，Google 推出了獨(dú)特方案：發(fā)射由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)、搭載自研 TPU 芯片（功能類(lèi)似英偉達(dá) GPU，專(zhuān)為計(jì)算設(shè)計(jì)）的衛(wèi)星星座，在太空中搭建 “軌道 AI 數(shù)據(jù)中心”。

太空為何能成為數(shù)據(jù)中心的新選擇？

Google 給出了直接且有力的理由。

首先是效率優(yōu)勢(shì)，衛(wèi)星在合適軌道運(yùn)行時(shí)，太陽(yáng)能板的效率是地球表面的 8 倍；其次是供電穩(wěn)定性，太空無(wú)黑夜與云層遮擋，能實(shí)現(xiàn) 7×24 小時(shí)不間斷供電，這是地面太陽(yáng)能板無(wú)法比擬的；此外，太空數(shù)據(jù)中心無(wú)需占用地球有限的土地資源，也無(wú)需消耗大量水資源用于冷卻，正如馬斯克在社交平臺(tái) X 上所言，太空 AI 衛(wèi)星能實(shí)現(xiàn)對(duì)地球資源的 “零消耗” 保護(hù)。

目前，地球上的數(shù)據(jù)中心正逐漸逼近能源瓶頸。

為解決冷卻與供電問(wèn)題，全球大廠各尋出路：冰島、挪威的數(shù)據(jù)中心依托低溫環(huán)境降溫，內(nèi)華達(dá)沙漠的數(shù)據(jù)中心依賴(lài)豐富太陽(yáng)能供電，國(guó)內(nèi)蘋(píng)果、華為、騰訊、移動(dòng)等企業(yè)則將數(shù)據(jù)中心布局在貴州、寧夏中衛(wèi)等地，借助當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境降低能耗。

但太空環(huán)境的復(fù)雜性遠(yuǎn)超地球，Google 在其研究論文中詳細(xì)羅列了當(dāng)前需攻克的三大核心難題及應(yīng)對(duì)方案。

第一個(gè)難題是太空 “局域網(wǎng)” 搭建。AI 訓(xùn)練需要海量芯片協(xié)同工作，對(duì)設(shè)備間的連接帶寬與延遲有著極高要求。地球上可通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)高速傳輸，太空環(huán)境下則需另尋路徑。

Google 的解決方案是 “編隊(duì)飛行 + 激光通信”：計(jì)劃讓衛(wèi)星保持極近的距離，僅為公里級(jí)甚至更近。

在包含 81 顆衛(wèi)星的模擬星座中，每顆衛(wèi)星都配備了太陽(yáng)能陣列、輻射冷卻系統(tǒng)和高帶寬光學(xué)通信模塊，衛(wèi)星間距離可在 100-200 米范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整。依托這一近距離布局，衛(wèi)星可通過(guò)自由空間光通信（FSO ISL）技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)，Google 在論文中透露，相關(guān)演示已成功達(dá)成 1.6 Tbps 的雙向傳輸速率。

第二個(gè)難題是宇宙輻射防護(hù)。太空環(huán)境極端惡劣，太陽(yáng)在提供能源的同時(shí)，會(huì)噴射出致命的高能粒子（輻射），這對(duì)精密芯片而言是毀滅性打擊。

Google 的應(yīng)對(duì)方式是直接測(cè)試芯片抗輻射能力：將自家 Cloud TPU v6e（Trillium）芯片送入實(shí)驗(yàn)室，用 67 MeV 的質(zhì)子束進(jìn)行轟擊測(cè)試。

結(jié)果顯示，該芯片 “具備驚人的抗輻射性”，其中最敏感的高帶寬內(nèi)存（HBM）在承受 2 krad (Si) 輻射劑量后才出現(xiàn)異常，這一數(shù)值接近 5 年任務(wù)預(yù)期輻射劑量（750 rad (Si)）的 3 倍。

這意味著 Google 的 TPU 芯片可在低地軌道連續(xù)運(yùn)行 5 年而無(wú)永久損傷。Google 計(jì)劃在 2027 年前與專(zhuān)注于衛(wèi)星圖像和地球數(shù)據(jù)分析的 Planet 公司合作，發(fā)射兩顆原型衛(wèi)星，驗(yàn)證實(shí)際運(yùn)行效果。

第三個(gè)難題是數(shù)據(jù)回傳。盡管太空衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸已實(shí)現(xiàn)高速高效，但如何將計(jì)算結(jié)果快速傳回地球，仍是 Google 在論文中承認(rèn)的未解決重大挑戰(zhàn)。

一方面是延遲問(wèn)題，Google 選擇的 “晨昏同步軌道” 雖能最大化利用太陽(yáng)能，但會(huì)增加對(duì)部分地面位置的通信延遲；另一方面是帶寬瓶頸，目前 “地 - 空” 光通信的最高紀(jì)錄是 NASA 在 2023 年創(chuàng)下的 200 Gbps，這一速度對(duì)于太空 AI 數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)傳輸而言，仍顯不足。

在所有技術(shù)挑戰(zhàn)之上，最核心的制約因素是發(fā)射成本。曾幾何時(shí)，將一公斤物體送入太空的成本遠(yuǎn)超同等重量的黃金。

Google 在論文中測(cè)算，若 SpaceX 的發(fā)射成本能降至 200 美元 / 公斤（預(yù)計(jì) 2035 年左右實(shí)現(xiàn)），太空數(shù)據(jù)中心的單位功率成本將與地面數(shù)據(jù)中心持平，約為 810 美元 /kW/ 年，這一數(shù)值完全處于美國(guó)本土數(shù)據(jù)中心 570-3000 美元 /kW/ 年的成本區(qū)間。

換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)火箭發(fā)射成本足夠低時(shí)，太空將成為比地球更適合建設(shè)數(shù)據(jù)中心的選擇。但目前的實(shí)際發(fā)射價(jià)格，仍是這一理想成本的十倍以上。

而能推動(dòng)這一成本變革的關(guān)鍵企業(yè)，正是 SpaceX。

Google 在論文中明確采用了 SpaceX 的成本下降假設(shè)：總發(fā)射質(zhì)量每翻倍，單位發(fā)射成本下降 20%。

從 Falcon 1 到 Falcon Heavy，SpaceX 已將發(fā)射成本從 30000 美元 / 公斤降至 1800 美元 / 公斤；Starship 的目標(biāo)則是在 10 倍可重復(fù)使用率下，將成本降至 60 美元 / 公斤，極限情況下甚至可低至 15 美元 / 公斤。

這意味著 SpaceX 很可能成為支撐 Google 太空數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟(jì)模型的核心力量 —— 若說(shuō)英偉達(dá)壟斷了地球上的 GPU 市場(chǎng)，未來(lái) SpaceX 或許會(huì)壟斷太空中的 “算力空間”，在地球英偉達(dá)賣(mài)芯片，在太空 SpaceX 則 “售賣(mài)軌道”。

值得關(guān)注的是，在 Google 發(fā)布論文數(shù)日前的 11 月 2 日，英偉達(dá)的 H100 GPU 已首次被送入太空。

這顆芯片搭載于 2024 年成立的初創(chuàng)公司 Starcloud 的衛(wèi)星上，其在軌算力較以往任何太空計(jì)算機(jī)提升了 100 倍。

Starcloud 誕生之初便以構(gòu)建太空數(shù)據(jù)中心為目標(biāo)，已獲得英偉達(dá)、YC 等機(jī)構(gòu)投資，其核心業(yè)務(wù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在軌實(shí)時(shí)處理。

Starcloud CEO 舉例說(shuō)明：SAR（雷達(dá)成像）衛(wèi)星產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)體量龐大，與其下載數(shù)百 GB 的原始數(shù)據(jù)，不如通過(guò)在軌 H100 芯片進(jìn)行分析，僅傳回 1KB 大小的核心結(jié)果（如 “某位置有一艘船及具體速度”）。

而談及愿景的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，Starcloud CEO 同樣指向馬斯克 —— 其計(jì)劃完全依賴(lài) “SpaceX Starship 帶來(lái)的成本降低”，此次搭載 H100 芯片的 Starcloud-1 衛(wèi)星，正是通過(guò) SpaceX 的 Bandwagon 4 Falcon 9 航班成功發(fā)射。

過(guò)去五年，英偉達(dá)之所以能屢次刷新最高市值紀(jì)錄，核心在于三點(diǎn)：提供性能最強(qiáng)的算力單元（GPU）、掌控 CUDA 通用計(jì)算平臺(tái)生態(tài)形成軟件鎖定、成為所有 AI 公司（包括 OpenAI、Anthropic、Google）的算力上游。

但在即將到來(lái)的太空算力時(shí)代，這三大優(yōu)勢(shì)的格局可能被重新改寫(xiě)，屆時(shí) “算力空間” 將成為新的行業(yè)紅利。

AI 的發(fā)展極限，或許才剛剛拉開(kāi)序幕。