据报道，现在有70%的美国人反对在当地建设人工智能数据中心，这进一步推动了人们对太空替代方案的兴趣。
太空数据中心的设想颇具吸引力：发射成本下降、太阳能取之不尽、无需排队等候电网接入，也没有分区审批之争。
但太空中的散热远比想象中困难，而物理学原理可能是该行业尚未正视的最大障碍。
在美国和欧洲各地，当地对数据中心的反对声日益高涨。事实上，70%的美国人据报道，现在反对在当地建设人工智能数据中心。这种日益扩大的反对情绪，有助于解释为何太空数据中心突然从科幻概念转变为人工智能房地产战略。
专注太空的数据中心公司Starcloud已经发射一颗搭载英伟达H100 GPU的卫星。而我们现在从马斯克与SpaceX、谷歌、英伟达以及贝索斯与Blue Origin听到的更广泛构想十分诱人：发射成本下降、太阳能取之不尽、无需排队等候电网接入、没有用水之争，也没有分区审批委员会。
但有一个未获足够关注的难点：热量。
为什么散热是太空数据中心的难题？
我们通常从芯片、模型和电力的角度谈论人工智能。然而，芯片消耗的几乎每一瓦电力都会转化为废热。这些热量必须迅速散发，因为芯片温度过高就会开始失效。人们抗议数据中心的所有用水都是用于为芯片散热。而在无水可用时，我们就必须吹风，这也正是标准台式电脑和笔记本电脑内置风扇的原因。
倡导者声称，太空中的散热会更容易，因为太空的环境温度约为零下270摄氏度。这听起来很直观，但实际情况比表面看起来复杂得多。
在太空的真空中，废热没有可以传导的介质，既没有大气，也没有水。唯一的散热途径是红外辐射：航天器必须真正地将热量以人眼无法察觉的微弱波长“发光”散出。
相关数字十分严峻。Starcloud自己的白皮书估算，一个在约20°C下工作的双面散热器，每平方米仅能辐射约633瓦，比地球上对人工智能芯片的水冷慢1000多倍。因此，一座仅为1兆瓦的轨道数据中心（比地球上超大规模数据中心的吉瓦级规模小1000倍）也需要约1600平方米的散热器面积，大致相当于一个冰球场的大小。
有人会反驳：卫星本身不是已经配备了巨大的太阳能阵列吗？为什么不将其背面用作散热器？这想法很诱人，但行不通。光伏阵列需要正对太阳以吸收能量，而散热器则需要尽量减少太阳照射的角度，并需要清晰地面向冷空间。更重要的是，热量仍需从GPU传导至散热器的远端，这就要求散热器更厚，以便更好地传导热量，但这又会成倍增加重量。遗憾的是，火箭与芯片的需求恰恰相反。
太空数据中心的现实检验
国际空间站（ISS）就是一个现实检验。它配备了独立的太阳能电池板、氨基热控回路以及可旋转的散热翼。NASA的外部主动热控系统通过重约7吨的散热翼排出70千瓦的废热。若将国际空间站式的硬件按比例放大到1兆瓦的数据中心规模，其质量将极为沉重：仅散热器就约为100吨。相比之下，1兆瓦的尖端人工智能计算机架重量约为10吨。这正是经济上的临界点：仅散热器的重量就可能接近计算硬件的十倍。由于发射成本与质量成正比，散热在生成第一个词元之前，就可能使发射成本增加一个数量级。
工程师能否直接让芯片运行在更高温度，从而缩小散热器？废热辐射量与温度的四次方成正比，这确实有帮助。但随着温度升高，半导体的漏电和错误率会呈指数级上升，这带来的危害更大。埃隆·马斯克曾提及将芯片温度以开尔文计提高20%，从而将散热器质量减半。这意味着芯片温度还需额外提高50至70°C，已超出当今芯片的承受极限。未来的芯片或许能够做到这一点。但若要真正规避缓慢的辐射散热，需将芯片工作温度提高数百摄氏度，这对GPU而言并不可行。
真正的设计权衡还必须考虑更多约束：散热、GPU之间的数据传输以及抗辐射能力。将GPU集中布置，有助于降低芯片间的延迟并提升带宽，同时还可共享辐射屏蔽。但芯片热量高度集中，必须长距离传导至大型散热器，从而限制了散热能力。反之，将GPU分散布置于散热结构之上，散热则会变得更容易。但随之而来的是高带宽互连与同步变得困难，且每个GPU都需要独立的辐射屏蔽，从而增加重量。这真是处处掣肘。
问题远不止于此。近地轨道上的卫星大约每90分钟便在阳光与阴影之间切换，由此带来反复的热胀冷缩，严重损害可靠性，而辐射与活性离子又会加剧损耗。与地面光纤相比，将信息传回地球的带宽较低。维护工作则更加严苛。在地球上，人工智能硬件每3至5年便会更新一次。而在轨道上，一旦GPU损坏或过时，很可能就会一直处于这种状态。
太空数据中心究竟会是什么样子？
以上种种问题，恐怕都难以浇灭人们对这一宏大构想的热情。乐观者预计，到本十年末，人工智能算力需求可能再增长100倍，因此让太空数据中心得以运转，无异于寻找黄金国。而该行业的迫切需求是真实存在的：电力、水、电网容量和社区许可都十分稀缺，这将催生各种激进的投资押注。但轨道人工智能不会仅仅因为太空免费、阳光充沛、太空“很寒冷”就能运转。只有当工程师们创造奇迹，打造出极其轻便、高效、远超当今任何水平的热控与通信系统时，它才可能成功。
这也可能迫使其采用截然不同的架构：不是将一排排服务器发射入轨，而是采用模块化的计算机群，由许多近距离飞行的小型卫星组成，芯片靠近散热器以实现散热，并通过星间光学链路进行通信，其性能远超当今水平。如果轨道人工智能真的起飞，未来的数据中心或许不再像国际空间站，而更像一群银色蜻蜓：张开翅膀以便散热，并由数百条激光链路紧密相连。
