最后的前沿：为什么数据中心正在向太空推进
数据中心正逐步迁移到太空，企业旨在减轻地面电网的压力，获取无限的太阳能，并减轻人工智能日益增长的能源需求带来的环境影响。
基础设施革命的竞赛已经离开了地球大气层。虽然地面服务器农场早在生成式人工智能成为家喻户晓的名字之前就已存在，但当前对处理能力的需求正受到严密审视。 公众越来越关注运行现代算法所需的庞大计算能力带来的环境代价。确保地球的可持续发展是可能的，但充满挑战，促使创新者向另一种方向看：基于空间的数据中心。
这一转变代表了技术的新前沿。基于太空的数据中心的优势在科学上是可靠的。 太阳能可以高效地为它们供电，无需大量水来冷却，且实现这些设施的技术已经得到验证。未来，他们将能够缩短数据处理时间，并通过激光传输数据，而非光纤电缆。
尽管做了大量研究甚至一些概念验证，但关于后勤和可行性的问题依然存在。太空数据中心的物流情况如何？工程师们如何在如此严苛的环境中确保可靠性？可持续性的承诺能否抵挡发射成本？
什么是基于空间的数据中心？
在地球上，数据中心是配备服务器和其他IT基础设施的实体建筑，这些基础设施为数字服务提供动力，从云存储到加密货币和人工智能。它们通常体型较大，且常常对环境有害。由于对其影响的担忧，尤其是随着对需要大量功耗的AI工具日益依赖，新的前沿正处于轨道上。在大气层之上，管理热量和二氧化碳排放变得更加可行。
一个地面数据中心，配备服务器和其他IT基础设施
空间数据中心是配备服务器的卫星或轨道站，用于在太空真空中处理数据存储和处理。与需要大规模冷却系统和陆地的地球中心不同，轨道中心利用太空的寒冷环境进行热管理，并利用太阳能阵列进行可再生能源。地球数据中心与外太空数据中心的一个初步区别在于其使用场景：对于基于太空的数据中心，机载处理的数据将用于太空作，而非传回地球。
目前，太空空间非常拥挤，但数据中心尚未普及。中国航天公司 Adaspace于2025年春季发射了一组12颗卫星的数据中心，美国航天基础设施初创公司Axiom Space上个月也发射了首批两个轨道数据中心。
很快，可能会有更多。埃隆·马斯克的SpaceX于2026年1月向FCC提交了请求，申请将一个百万颗卫星星座数据中心送入轨道。美国航天市场的另一大参与者蓝色起源采取更为保守的策略，计划发射约5000颗卫星。
拥挤天空：轨道基础设施的视觉现实
当我们考虑这些卫星数据中心的物理形态时，数量问题变得复杂。
“它们不一定得像仓库或大型工厂那么大。它们可以基于一系列无人机或卫星星座，“达索系统航空航天与国防专家Jason Roberson解释道。
一个烤面包机大小的数据中心可以轻松作为火箭的有效载荷飞向太空。目前这种方法最为可行，而目前在轨的单位体积较小。
然而，启动一个规模与地面版本相当的数据中心更难，但并非不可能。总部位于美国的初创公司Starcloud正准备在未来十年内启动一个长4公里、宽的轨道数据中心。作为背景，国际空间站只有100米长，虽然从地球上可见，但它看起来就像一颗穿越天空的恒星。星云拟建的中心远超全球最大的地面中心——占地1070万平方英尺的中国电信内蒙古信息园。很难准确想象轨道数据中心的样子，但肉眼看来很难忽视。
支撑可靠且稳健的航天基础设施的技术
为了轨道数据中心的成功，工程师必须开发从可持续再入火箭到飞行中维修机器人等多种辅助技术。
流体管理与加注
德国初创公司deltaVision，目前处于 3D体验实验室正在开发流体管理系统以实现轨道加注。虽然这些产品很少成为头条新闻，但它们是可持续航天基础设施未来成功的关键组成部分。
自主机器人与维护
太空数据中心将依赖自主系统进行维护。派遣人类船员去修理卫星既慢又昂贵，且对环境造成巨大影响。自主系统一旦完全训练完成，还将与其他航天器通信以管理空间交通。正如司机遵守交通规则一样，卫星和无人机也必须通过人工智能和机器人技术的结合安全导航交通。
太空维护、制造与组装
太空维护、组装与制造（ISAM）技术随着传统的地球制造和组装工艺在支持大规模、可持续的太空运营方面面临重大限制，这些技术正成为空间数据中心开发和部署的关键。通过实现基础设施的在轨组装和维护，ISAM减少了昂贵且复杂的发射前准备工作。此外，使用3DEXPERIENCE平台等基于云的工具，使工程师能够更高效地创建和测试虚拟原型，确保设计针对航天环境的独特挑战进行优化。这种方法不仅降低了风险，还提升了可扩展性，使ISAM成为推动下一代空间数据中心发展的关键辅助技术。
太空数据中心可持续吗？
支持空间数据中心的主要论点是它们有潜力减少地面计算对环境的负担。地球中心消耗大量电力和水，同时排放热量和二氧化碳。为了实现太空对应项目的可持续性，这些影响必须被减少，甚至完全消除。
在太空中，热量问题有所减轻，但尚未完全解决。没有大气层散热，过剩的热能可能积累，甚至损坏敏感设备。管理这些技术已经存在，且更多技术正在开发中，从散热器到可以浸没电子设备的热冷却液。通过为数据中心在太空中排放的各个方面设计全尺寸解决方案，这些卫星从一开始就比地球上的卫星更具可持续性。
还有运营排放的问题，包括二氧化碳和其他气体，以及将数据中心送入太空所需的发射热量。但看这些只能说明一半的真相。虽然有些排放不可避免，但可以通过两种不同的方式来减缓。
首先，产品生命周期管理（PLM）工具，如通过3DEXPERIENCE平台提供的工具，为工程师提供了一个虚拟空间，用于测试和优化组件的端到端影响。AVIO Space利用这些解决方案开发其可持续的太空推进技术，是启动模块化服务器的关键组件。
其次，像SpaceX和Blue Origin开发的可重复使用火箭技术，提供了比以往一次性火箭更可持续的发射数据中心进入太空的路径。虽然他们仍需通过制造、发射和再入排放负责，但比起每次都从零开始，它们的环保性要大得多。
可重复使用火箭与通过PLM以及虚拟建模和原型开发的可持续技术开发相结合，减少了空间数据中心对环境的影响，使其更加可持续。即使太空方案不完美，从长远来看，轨道中心整体上可能比地面中心更可持续。
混合未来：地球与空间解决方案的整合
一个混合轨道与地面数据中心项目可以利用地球上的风能和太阳能等可再生能源，提升可持续发展
随着支持空间数据中心的不断进步，未来几年它们很可能成为企业数据存储和处理的重要组成部分。但它们可能无法取代地球上的数据中心。
“太空数据中心需要备份，”罗伯森说。“甚至可能是备份”，因为当前的技术创新尚未达到我们预期的水平，无法保证云端以上的安全性、延迟和正常运行时间。
如果罗伯森的愿景得以实现，我们很可能会看到地球和天空数据中心基础设施的平衡方案。在蓝色星球上，服务器中心仍有显著潜力，可以让服务器中心变得更环保。通过使用风能和氢能等替代能源，并将数据中心迁移到战略位置，可以减少这类基础设施对环境的影响。
初创公司Vema的地下氢气生产计划可能将建设转向加利福尼亚等地，那里拥有深层地铁矿床，使得氢气开采成为可能。通过围绕能源供应的创新，地面服务器的未来将变得更加清洁。核能也是一个选项;Microsoft于2024年重新开放了三哩岛核电站，为其数据中心供电。
电源只是清洁数据中心计划中的一个组成部分。将它们建置在合乎逻辑的位置也至关重要。目前，许多设备位于缺水地区，这是致命缺陷，因为数据中心需要大量水来供空调，以冷却24小时运行的发热服务器。美国拥有一条从德克萨斯州延伸到达科他州和蒙大拿州的“风带”。康奈尔大学的工程师提出，在风能高集中区建设数据中心可以减少约80%的碳排放和用水需求。
建立可持续生态系统
数据中心的未来不是地球和太空的非黑即白。这是一个复杂的生态系统，轨道创新为未来的可持续发展做出贡献。达梭系统系统 系统 与NVIDIA 的合作加速了这一运动。这两大工业巨头携手合作，利用虚拟孪生技术和人工智能基础设施实现实时、基于物理的模拟。这些模拟帮助设计和优化高效、可靠且可持续的数据中心，无论是在地球还是太空中。
