去太空吧！谷歌建议去太空解决人工智能对能源的渴望 —— 谷歌工程师认为他们已经具备了在轨建造数据中心所需的所有部分。 作者： 时间：2025-11-06 来源： 加入技术交流群 扫码加入和技术大咖面对面交流海量资料库查询

谷歌可能总是在什么时候，而不是如果，将其名字添加到对轨道数据中心的潜力感兴趣的公司名单中。

谷歌周二宣布了一项名为“太阳捕手计划”的新计划，旨在研究将人工智能带入太空的可行性。这个想法是在近地轨道上部署成群的卫星，每颗卫星都携带谷歌的人工智能加速器芯片，专为训练、内容生成、合成语音和视觉以及预测建模而设计。谷歌将这些芯片称为张量处理单元或 TPU。

谷歌在一篇博文中写道：“太阳捕手计划是一项探索新领域的大胆创新计划：为太阳能卫星星座配备 TPU 和自由空间光链路，以便在太空中实现一天规模的机器学习计算。

“就像任何大胆创新计划一样，这将需要我们解决许多复杂的工程挑战，”谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊 （Sundar Pichai）在 X 上写道。皮查伊指出，谷歌的早期测试表明，该公司的 TPU 可以承受在太空中遇到的强烈辐射。“然而，热管理和在轨系统可靠性等重大挑战仍然存在。”

Ars 周二报道了谷歌的公告，谷歌发表了一篇研究论文，概述了这样一个大胆创新计划项目的动机。作者之一特拉维斯·比尔斯 （Travis Beals） 与 Ars 谈到了 Suncatcher 计划，并就为什么它可能有效提出了他的想法。

“我们只是看到人们对人工智能的需求如此之大，”谷歌研究团队 Paradigms of Intelligence 的高级总监 Beals 说。“因此，我们想找到一种无论需求增长多大都可以工作的计算解决方案。”

更高的需求将导致更大的数据中心消耗大量电力。根据《麻省理工学院技术评论》，到 2028 年，仅人工智能每年的耗电量就相当于美国所有家庭的 22%。冷却也是一个问题，通常需要获得大量的水资源，这引发了有关环境可持续性的重要问题。

谷歌正在展望天空以避免潜在的瓶颈。太空中的卫星可以获得无限的可再生能源供应和整个宇宙来吸收热量。

“如果你想想地球上的数据中心，它会吸收电力并散发热量，”比尔斯说。“对我们来说，卫星也在做同样的事情。卫星将配备太阳能电池板......他们将把这种电力提供给 TPU，以执行我们需要它们做的任何计算，然后 TPU 的废热将通过散热器分布出去，然后散热器将热量辐射到太空中。

谷歌设想将一大批卫星送入一种特殊的轨道，沿着昼夜终结者行驶，在那里阳光与黑暗相遇。这条南北或极地轨道将与太阳同步，使卫星的发电太阳能电池板能够持续沐浴在阳光下。

“它甚至比地球上正午的太阳要亮得多，因为它没有被地球大气层过滤，”比尔斯说。

这意味着太空中的太阳能电池板可以产生比地面相同收集区域多八倍的电力，而且您不需要大量电池来为夜间储备电力。这听起来像是天基太阳能的论点，艾萨克·阿西莫夫 （Isaac Asimov） 在 1941 年出版的短篇小说《理性》中首次描述了这一想法。但是，轨道数据中心不会将电力传输到地球以供地面使用，而是利用太空中的电源。

“与许多事情一样，这些想法起源于科幻小说，但它面临着许多挑战，其中一个很大的挑战是，你如何让电力进入地球？”比尔斯说。“因此，我们没有试图弄清楚这一点，而是开始了这个大胆创新计划，将 [机器学习] 计算芯片带入太空，将它们放在具有太阳能电池板和散热器冷却的卫星上，然后将它们集成在一起，这样你实际上就不必在地球上供电。”

谷歌雄心勃勃的大胆创新计划项目的记录好坏参半。自动驾驶汽车套件开发商Waymo是最著名的大胆创新计划毕业生之一，该公司于 2016 年分拆成立一家独立公司，现已投入运营。从高空气球发射互联网信号的Project Loon计划是谷歌未能成功的登月计划之一。

Ars 上周发表了两篇关于天基数据中心前景的报道。该领域的初创公司之一名为 Starcloud，正在与全球市值最大的科技公司Nvidia 合作，建造一个 5 吉瓦的轨道数据中心，配备宽长约 4 公里（2.5 英里）的巨大太阳能和冷却电池板。针对这一报道，埃隆·马斯克表示，SpaceX 正在寻求同样的商机，但没有提供任何细节。值得注意的是，谷歌估计持有 SpaceX 7% 的股份。

谷歌提出的架构与 Starcloud 和 Nvidia 的架构有一个重要的不同。谷歌不想只建立一个或几个大型计算节点，而是希望发射一组通过激光数据链相互通信的小型卫星。从本质上讲，卫星群将充当单个数据中心，使用光速互连来聚合我们头顶数百英里的计算能力。

如果这听起来难以置信，请花点时间想想公司今天已经在太空领域做了什么。SpaceX 每周定期发射 100 多颗星链卫星，每颗卫星都使用激光星间链路在全球范围内反射互联网信号。亚马逊的柯伊伯卫星宽带网络也使用类似的技术，激光通信将支撑美国太空军的下一代数据中继星座。

正如 Nvidia 和 Starcloud 所预见的那样，在轨道上自主建造数英里长的结构将释放出难以想象的机会。这个概念还依赖于从未在太空中测试过的技术，但有很多工程师和投资者想要尝试。Starcloud 上周宣布与一家新的太空组装公司 Rendezvous Robotics 达成协议，探索使用模块化、自主组装来构建 Starcloud 的数据中心。

谷歌的研究论文描述了一个由 81 颗卫星组成的未来计算星座，这些卫星在大约 400 英里（650 公里）的高度飞行，但比尔斯表示，该公司可以根据市场需求将总星群规模调整到尽可能多的航天器。据谷歌称，这种架构可以实现太瓦级轨道数据中心。

“我们实际设想的是，随着规模的扩大，你可能会有许多集群，”比尔斯说。

无论数量多少，卫星都将使用光纤卫星间链路相互通信，以实现高速、低延迟的连接。卫星需要以紧密的编队飞行，也许相距几百英尺，蜂群直径略多于一英里，即约 2 公里。谷歌表示，其基于物理的模型表明，卫星可以使用自动化和“合理的推进预算”在如此近的距离内保持稳定的编队。

“如果你正在做一些需要在许多 TPU 之间进行大量紧密协调的事情——尤其是训练——你希望链路具有尽可能低的延迟和尽可能高的带宽，”比尔斯说。“对于延迟，你会遇到光速，所以你需要让东西靠近以减少延迟。但将事物靠近也有助于带宽。

一些机器学习应用可以仅在一颗中等大小的卫星上使用 TPU 来完成，而其他应用可能需要连接在一起的多个航天器的处理能力。

“你也许能够将较小的工作放入一颗卫星中。在这种方法中，你可能可以用一颗卫星或少量卫星来处理大量推理工作负载，但最终，如果你想运行更大的作业，你可能需要一个更大的集群，像这样联网在一起，“比尔斯说。

据比尔斯称，谷歌已经在 Suncatcher 项目上工作了一年多。在地面测试中，工程师在 67 MeV 质子束下测试了谷歌的 TPU，以模拟芯片在轨道上五年内看到的总电离辐射剂量。现在，是时候展示谷歌的人工智能芯片了，Suncatcher 计划所需的其他一切都将在真实环境中实际运行。

谷歌正在与地球成像公司 Planet 合作开发一对小型原型卫星，将于 2027 年初发射。Planet 建造自己的卫星，因此谷歌利用它来制造每艘航天器、测试它们并安排发射。谷歌的母公司 Alphabet 也拥有 Planet 的股权。

“我们有 TPU 和相关硬件、计算负载......我们正在将其带到 Planet，“比尔斯说。“对于这个原型任务，我们真的要求他们尽一切努力帮助我们做好在太空中运行的准备。”

比尔斯拒绝透露定于 2027 年推出的演示将花费多少，但表示谷歌正在为其在任务中的作用支付 Planet 费用。演示任务的目标是展示天基计算是否是一个可行的企业。

“它真的像我们想象的那样，像我们在地球上测试的方式那样在太空中站稳脚跟吗？”比尔斯说。

工程师将测试卫星间激光链路，并验证谷歌的人工智能芯片能否经受住太空飞行的严酷考验。

“我们设想通过建造大量卫星并将它们与超高带宽卫星间链路连接在一起来扩大规模，”比尔斯说。“这就是为什么我们要发射一对卫星，因为这样我们就可以测试卫星之间的链接。”

将所有这些数据提供给实地用户是另一个挑战。光数据链还可以在轨道上的卫星和地球上的地面站之间路由大量数据。

除了技术可行性之外，长期以来，部署大型卫星星座还存在经济障碍。但 SpaceX 在其 Starlink 宽带网络方面的经验证明了时代已经变了。

谷歌认为，当 SpaceX 的星舰火箭上线时，经济方程式即将再次改变。该公司的学习曲线分析显示，假设 Starship 届时每年飞行约 200 次，到 2035 年左右，发射价格可能会降至每公斤 180 美元以下。这远低于 SpaceX 对 Starship 的既定发射目标，但与 SpaceX 其主力猎鹰 9 号火箭的成熟飞行速度相当。

如果 SpaceX、Nvidia 和其他公司加入谷歌的天基计算竞赛，发射成本可能会面临更大的下行压力。进入太空的需求曲线可能只会被世界对人工智能的需求所掩盖。

比尔斯说：“在太空中做有趣、令人兴奋的事情的人越多，发射方面的投资就越多，从长远来看，这可能有助于降低发射成本。“因此，很高兴看到对太空供应链和价值链其他部分的投资。有很多不同的方法可以做到这一点。