在竞相迈向通用人工智能的进程中，人工智能在地球上的能源需求难以满足。
太空为高效率、可持续的计算提供了天然环境，并为限制地面发展的种种难题提供了解决方案。
创新的规模化不会自动实现；它需要适宜的条件，才能将好的想法转化为现实中的进步。欢迎访问世界经济论坛的创新者社群了解更多信息。
人工智能（AI）正在重塑全球经济的每一个行业，但这项变革性技术对能源和基础设施的需求空前且日益增长。
随着全球竞相迈向通用人工智能（AGI），我们正面临一个严峻现实：地球当前的能源和土地承载能力难以可持续地跟上发展步伐。
这一紧迫挑战需要跳出框架的解决方案，或者更准确地说，需要一种地球之外的解决方案。太空数据中心这一新兴前沿已不再是科幻小说中的概念，而是一种切实可行的关键方案，有望开启AI进步的新一轮浪潮，同时大幅减少我们对地球的足迹。
这就是为什么轨道数据中心当下成为瑞士达沃斯世界经济论坛年会等重要会议上的核心议题。
AI如何加剧地球资源的压力？
AI革命对能源的需求极为庞大。大型数据中心——AI的“动力引擎”——目前已消耗约全球电力的1.5%，随着GPT-6和Llama 5等模型的训练，这一比例预计将急剧上升，并需要多吉瓦（GW）级的集群。
需求激增使本已紧张的全球能源电网雪上加霜。西方世界的公用事业公司受监管和规划限制所制约，无法以所需的速度和规模做出调整，由此引发的能源紧缺迫在眉睫，并可能阻碍AI的发展。
除能源供应之外，地面数据中心还面临着严峻的可持续性挑战：
冷却与用水： 在地球上实现低运行温度需要耗能巨大的冷水机组和大量淡水，而淡水本身是一种压力日增的资源。单个40兆瓦（MW）的地面集群每年可耗水超过100万吨用于冷却。
土地与审批限制： 超大规模数据中心需要大量土地，而新建吉瓦级设施及为其供电的能源项目，因规划、通行权和环境评估等原因，可能需要十年甚至更长时间。
简言之，现有以地球为基础的模式无法扩展，也无法支撑AI的未来。
为何太空是建设数据中心的最佳环境？
太空提供了一种天然适合高效率、可持续计算的环境，为限制地面发展的种种难题提供了解决方案。
1. 充足且不间断的电力
在晨昏太阳同步轨道（SSO）上，数据中心可以利用持续且高强度的太阳能，不受夜间、天气或大气衰减的影响。
根据一份Starcloud白皮书，这种持续光照至关重要，因为它使轨道太阳能阵列的容量系数能够超过95%，而美国地面太阳能电场的中位数仅为24%。此外，由于不存在大气损耗，太空中的峰值发电量大约高出40%。
这意味着太空中的太阳能阵列所发电能可达同一阵列在地球上的五倍以上。Starcloud估计，通过利用这种极为高效的清洁能源，其等效能源成本约为0.005美元，比当前的电力批发价格低多达15倍。
这不仅使轨道数据中心在经济上可行，更从根本上改变了AI发展的能源格局。
2. 免费辐射冷却
太空的深度真空如同一个巨大的冷热沉，其有效环境温度约为-270摄氏度。
轨道数据中心可借此采用简单、被动的辐射冷却方式来实现较低的冷却剂温度，从而无需耗能巨大的冷水机组，关键是无需耗用淡水进行冷却。这将显著降低运营成本，并大幅减少对环境的影响。
3. 可扩展性与部署速度
最重要的或许是，太空为计算能力的扩展提供了无边界的空间。轨道数据中心可通过模块化设计近乎无限地线性扩展，并以三维架构组装，以在集群内实现超低延迟。
一个5吉瓦集群——下一代AI模型所必需，且超过全球大多数最大发电厂的装机容量——在当今基础设施条件下根本无法在地球上实现，但在轨道上则可以做到。
随着可重复使用的重型运载火箭问世，发射一个5吉瓦数据中心理论上可在两到三个月内完成，这远快于同类地面基础设施数年的建设周期。
轨道数据中心的架构如何运作
轨道数据中心以模块化和可维护性为原则构建。
模块化计算舱：核心由多个计算舱组成，每个计算舱内装有服务器机架、网络设备以及液冷和配电基础设施。这些计算舱与一个中央主干对接，主干提供网络、电力和冷却连接。
供电与热管理系统： 能源来自大面积的薄膜太阳能阵列，废热则通过大型被动式散热器排向深空。
数据传输： 对于高吞吐量的AI训练工作负载，数据上行和下行将借助激光（光学）通信，并与Starlink和Kuiper等巨型星座协同运行。对于传输PB级或EB级的初始训练数据，一种成熟的方法是使用实体“数据穿梭机”——即从地面发射的小型对接模块。
在太空中运营数据中心面临哪些挑战？
尽管经济和环境效益颇具吸引力，但要实现这一愿景，需要负责任的创新，以应对太空运营固有的种种挑战。
1. 轨道碎片减缓
较大的轨道结构要求使用者格外负责地利用近地轨道（LEO）。这需要高度灵活的航天器机动能力、先进的空间物体跟踪技术，以及与所有相关方的协调。
模块化设计进一步促进了循环可持续性：旧计算舱的设计可在大气层中再入并解体（完全烧毁），或在数据中心10至15年的设计寿命结束时回收硬件和材料。
2. 辐射屏蔽
在近地轨道运行需要为敏感部件提供辐射屏蔽。这一挑战可通过两个因素加以平衡：选择低辐射轨道（晨昏太阳同步轨道），以及每个计算单元的屏蔽质量随计算舱尺寸线性下降。
这一重大转变——将吉瓦级数据中心置于发射成本下降、能源需求紧张与低成本太空连接普及的交汇点——需要全球范围内的深入对话。
我们欢迎国际框架和多利益相关方合作，以确保太空计算负责任地发展。这意味着在快速创新与确保我们的轨道基础设施践行对地球的可持续管理之间取得平衡。
通过将AI计算中耗能和耗水最多的部分转移到地球大气层之外，我们将能源需求这一生存性挑战，转化为推动脱碳、增强韧性以及实现真正可持续数字未来的重大机遇。
太空曾仅被视为探索的前沿，如今正成为我们这个星球上最具变革性的技术的关键可持续性前沿。
