太空數(shù)據(jù)中心：絕妙創(chuàng)意還是癡人說夢？

每隔幾年，就會出現(xiàn)一個由技術(shù)驅(qū)動的想法，在媒體(包括專業(yè)評論員、記者、技術(shù)專家和政界人士等)的推動下，獲得大量關(guān)注和宣傳。其中一些想法激進且引人注目，而另一些則更像是漸進式的演變，而非“量子飛躍”或“顛覆性創(chuàng)新”。通常，由于經(jīng)濟或技術(shù)原因，這些想法最終被證明完全不切實際，甚至根本無法實現(xiàn)，只有極少數(shù)能夠真正落地。

例如，就在幾年前，利用太空中的大型太陽能電池板收集能量并將其傳輸回地球的概念曾風(fēng)靡一時。這給人一種“近乎零成本即可獲取能源”的錯覺。

隨著人們更仔細(xì)地審視這些想法在技術(shù)問題、實際效益和成本方面的實際情況，其中一些逐漸淡出人們的視野；另一些則每隔幾年就會帶著“指日可待”的噱頭卷土重來(想想飛行汽車的故事及其多次復(fù)興)。

最近備受關(guān)注的想法是提議將全規(guī)模或邊緣數(shù)據(jù)中心部署在地球軌道上。與許多此類想法一樣，一個朗朗上口的名字是重要的第一步，因此我們有了“軌道數(shù)據(jù)中心”，或者更好的是“軌道計算”——兩者都簡短而有力。

據(jù)報道，SpaceX、谷歌和英偉達(NVIDIA)等巨頭，以及Axiom Space和Orbital Computing等規(guī)模較小的初創(chuàng)公司，都在“研究”、“調(diào)查”和“討論”此事——無論這些詞語究竟意味著什么。

這種太空計算方案的理論依據(jù)很簡單：既然可以利用軌道上太陽能電池板提供的所有免費電力，何必費力地為這些數(shù)據(jù)中心提供所需的數(shù)兆瓦電力，以及隨之而來的種種問題呢？如果說為數(shù)據(jù)中心供電是阻礙其建在地球表面的主要障礙，那么這顯然是一個可行的解決方案。

盡管存在許多公認(rèn)的挑戰(zhàn)需要解決和克服，但這究竟是否是一個可行的方案？或者，這僅僅是另一個為了騙取研究經(jīng)費來無休止地研究這個問題，或者為一些硬件原型，甚至更多，來籌集投資者資金的瘋狂想法？

當(dāng)你看到諸如《太空新聞》(SpaceNews)的標(biāo)題“Riding the orbital data center wave”(乘著軌道數(shù)據(jù)中心的浪潮)時，你應(yīng)該保持謹(jǐn)慎甚至擔(dān)憂的態(tài)度。網(wǎng)上充斥著大量逼真的“概念圖”，讓人難以記住這些僅僅是概念圖，而非現(xiàn)實(見圖1)。一些已發(fā)表的文章和評論把軌道數(shù)據(jù)中心描繪得好像已經(jīng)萬事大吉，只需要解決一些小的技術(shù)細(xì)節(jié)就能實現(xiàn)——真是這樣嗎？即使是科學(xué)的、“大膽的”猜測，也認(rèn)為軌道數(shù)據(jù)中心的成本是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的3到10倍。

圖1：這只是眾多關(guān)于軌道數(shù)據(jù)中心、其服務(wù)對象以及維持其運行的配套系統(tǒng)的概念圖之一。(來源：Space Insider)

電力相關(guān)問題

我顯然無法預(yù)知未來，但我的感覺是，這個想法雖然引人注目，但最終難以實現(xiàn)。如果你回顧一下導(dǎo)致定向輸電計劃停滯不前的原因，就會發(fā)現(xiàn)這個想法不僅面臨許多相同的問題，而且問題更多。雖然許多問題都與數(shù)據(jù)中心硬件、發(fā)射和維護有關(guān)，但太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及更廣泛的熱管理問題也同樣不可回避。

讓我們從基礎(chǔ)說起。即使這些只是小型邊緣計算模塊而非完整的數(shù)據(jù)中心，它們的電力需求也遠超立方體衛(wèi)星。它們需要數(shù)十千瓦甚至數(shù)百千瓦的電力，由大型太陽能電池板提供，并且需要放置在晨昏線附近，以便持續(xù)接收陽光(晨昏線是一條移動的線，劃分了地球的白天和黑夜)。即便如此，它們?nèi)孕枧鋫潆姵刈鳛閭溆秒娫矗詰?yīng)對光照交替的過渡期(見圖2)。

圖2：圖中顯示了日落后90分鐘地平線上可見的太陽同步數(shù)據(jù)中心。每天日落前后90分鐘以及日出前后90分鐘內(nèi)，這些數(shù)據(jù)中心都將出現(xiàn)在可見天空中。(來源：Space Insider)

即便成功建造、發(fā)射并部署了提供所需電力的太陽能電池板，接下來還要面對電力輸送的互補環(huán)節(jié)：散發(fā)產(chǎn)生的熱量。這在地球上已經(jīng)相當(dāng)困難，而在真空的太空中實現(xiàn)起來更是難上加難。

主要原因是，將熱量傳遞到“遠離”某個神奇地方(也就是熱量會轉(zhuǎn)移到其他地方)的兩種最有效方式是對流和傳導(dǎo)，而這兩種方式在太空中都不可行。因此，設(shè)計人員只能選擇輻射散熱，但這在太空中是一種非常難以實現(xiàn)的熱機制，因為軌道數(shù)據(jù)中心的一側(cè)面向寒冷的真空環(huán)境，而另一側(cè)則被太陽炙烤。

簡而言之，您是將一個數(shù)據(jù)中心從一個主要資源(電力、冷卻、維護)成本高但尚可接受且可預(yù)測的地方，搬到一個這些因素成本極高、存在諸多難以控制的因素，而且每磅成本高達數(shù)千美元的地方。

我知道，扼殺創(chuàng)新想法很容易。歷史上不乏這樣的例子：最初被認(rèn)為不可行或異想天開的想法，最終卻取得了成功。其中一些杰出的例子包括：

使用月球軌道器和著陸器，而不是最初計劃的抵達月球后返回月球表面停泊，再直接發(fā)射返回地球。

《紐約時報》在1920年曾表示，Robert Goddard的火箭在太空中無法工作，因為火箭沒有可以“推”的東西(他們在1969年，也就是載人登月任務(wù)發(fā)射后的第二天，正式道歉)。

歷史也表明，許多曾被譽為下一個重大突破的想法最終卻以代價慘重的災(zāi)難告終(你可以在這里列出你自己的此類失敗案例)。如果這個想法真的可行，它最終會走向何方，這是一個很好的討論話題，可以用于非正式的工程圓桌會議(或者下班后的討論和辯論)。

你如何看待軌道數(shù)據(jù)中心的可行性，是“根本不可能實現(xiàn)，技術(shù)障礙實在太大”，還是“有可能實現(xiàn)，但成本效益不成正比”，又或者“如果技術(shù)問題能夠解決，就有可能實現(xiàn)”？

即便可行，這種付出是否值得？還是說，一切皆有可能？

(原文刊登于EE Times美國版，參考鏈接：Data Centers in Space: A Brilliant Idea or Delusional?，由Franklin Zhao編譯。)

本文為《電子工程專輯》2026年8月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費雜志訂閱申請點擊這里。