除了硬件成本,未来几年发电与电力输送以及冷却需求将成为大型人工智能数据中心的主要限制因素。X、xAI、SpaceX和特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)认为,未来四到五年内,在轨道上运行大规模人工智能系统可能比在地球上执行相同任务经济得多。这主要得益于“免费”的太阳能和相对简单的冷却方式。英伟达(Nvidia)首席执行官黄仁勋(Jensen Huang)认同千兆瓦级或太瓦级人工智能数据中心面临的挑战,但表示太空数据中心目前仍是一个梦想。

马斯克在美国-沙特投资论坛上表示:“我的预测是,在耗尽地球潜在能源之前,太空人工智能的电力成本效益将远超地面人工智能。我认为或许甚至在四到五年时间范围内,进行人工智能计算的最低成本方式将是使用太阳能人工智能卫星。我敢说从现在起不会超过五年。”
马斯克强调,随着计算集群规模扩大,电力供应和冷却的综合需求将急剧上升,直至地面基础设施难以承受。他声称要实现每年200吉瓦至300吉瓦的持续输出目标,需要建设规模庞大且成本高昂的发电厂,而一个典型核电站仅能产生约1吉瓦的持续输出功率。目前美国持续发电量约为490吉瓦,因此将大部分电力用于人工智能是不可能的。根据马斯克的说法,在地球电网范围内实现接近1太瓦的稳定人工智能相关需求是不可企及的。
“根本不可能建造达到那种水平的发电厂:如果要将功率提升到1太瓦,这是无法实现的,”马斯克表示,“必须在太空中进行。在地球上实现1太瓦持续功率绝无可能。在太空中,你能获得持续太阳能,实际上不需要电池,因为太空中永远阳光普照,太阳能板也会更便宜,因为你不需要玻璃或框架,冷却仅需通过辐射完成。”
尽管马斯克关于地球能源供应不足的观点可能正确,且太空确实是部署大型人工智能计算的理想场所,但将人工智能集群送入太空仍面临诸多挑战,这正是黄仁勋称其目前仍为梦想的原因。“这就是梦想,”黄仁勋感叹道。
理论上太空确实是发电和冷却电子设备的绝佳场所,阴影处温度可低至-270℃。但存在诸多限制因素,例如阳光直射时温度可达+120℃。不过地球轨道上的温度波动相对缓和:近地轨道为-65℃至+125℃,中地球轨道为-100℃至+120℃,地球静止轨道为-20℃至+80℃,高地球轨道为-10℃至+70℃。
由于光照模式不稳定、剧烈的热循环、辐射带穿越和周期性星蚀,近地轨道和中地球轨道并不适合“飞行数据中心”。地球静止轨道更为可行,该区域始终处于日照状态(虽然存在年度星蚀但持续时间短),且辐射强度适中。
即使在地球静止轨道,建设大型人工智能数据中心仍面临严峻障碍:兆瓦级图形处理器集群需要巨大的辐射翼片仅通过红外辐射散热(正如马斯克所指出的只能采用辐射散热)。这意味着每个多吉瓦级系统需要数万平方米的可展开结构,远超迄今所有航天器规模。发射如此质量需要数千次星舰级飞行,这在马斯克提出的四到五年时间框架内不切实际,且成本极其高昂。
此外,布莱克威尔(Blackwell)或鲁宾(Rubin)等高性能人工智能加速器及配套硬件若未经厚重防护屏蔽或彻底的抗辐射重新设计,仍无法在地球静止轨道的辐射环境中存活。这类改造将降低时钟频率和/或需要全新工艺技术,这些技术侧重稳定性而非性能,从而降低地球静止轨道人工智能数据中心的可行性。
除此之外,与地球的高带宽连接、自主维护、碎片规避及机器人维修等技术,相对于拟议项目规模仍处于起步阶段。这或许正是黄仁勋目前将其称为“梦想”的原因。



