根據《麻省理工科技評論》，讓我們的撰稿人幫助讀者理清複雜的科技世界，以了解未來的趨勢。2023年1月，Elon Musk 的 SpaceX 向美國聯邦通信委員會提交了一份申請，計劃將多達一百萬個數據中心發射到地球軌道。其目標是充分發揮人工智能的潛能，同時不對地球環境造成危機。那麼，這是否可行呢？
SpaceX 是一系列高科技公司中的最新一員，這些公司都在宣揚軌道計算基礎設施的潛力。去年，亞馬遜創始人 Jeff Bezos 表示，科技行業將朝著大規模太空計算方向發展。Google 計劃發射數據處理衛星，預計最早明年將測試一組 80 顆衛星。去年11月，來自華盛頓州的初創公司 Starcloud 發射了一顆搭載高性能 Nvidia H100 GPU 的衛星，標誌著先進人工智能芯片的首次軌道測試。
該公司預計到2030年，軌道數據中心的規模將與地球上的大型數據中心相媲美。擁護者認為，將數據中心置於太空是合理的選擇。當前人工智能的興起正在加重能源網絡的負擔，同時對水資源的需求也在上升，這些水資源用於冷卻計算機。大型數據中心附近的社區對於資源價格上漲感到擔憂，這是由於需求的增加所導致的其他問題。
擁護者表示，在太空中可以解決水和能源問題。在持續照明的太陽同步軌道上，太空中的數據中心將不斷獲得太陽能供應。同時，它們產生的多餘熱量可以輕易排放到寒冷的太空中。隨著太空發射成本的降低，像 SpaceX 的 Starship 這樣的巨型火箭有望進一步壓低價格，將來可能會出現將全球數據中心轉移到太空的商業可行性。
然而，反對者則提出了不同的觀點，指出了各種技術障礙，儘管有人認為這些障礙在不久的將來可能會被克服。要實現太空數據中心，必須滿足四個關鍵需求。人工智能數據中心會產生大量熱量。雖然太空似乎是一個能夠有效散熱的理想場所，但實際情況並不簡單。
要保持不間斷運行，太空數據中心必須位於持續照明的軌道上，從極點到極點環繞地球，並且不會進入地球的陰影。在這種軌道上，設備的溫度永遠不會低於 80 °C，這對於電子設備的安全運行來說過高。如何有效散熱是一個出乎意料的挑戰。奧地利太空科技初創公司 Satellives 的首席執行官 Lilly Eichinger 表示：「太空中的熱管理和冷卻通常是一個巨大問題。」
在地球上，熱量主要依靠對流的自然過程散發，而這依賴於氣體和液體的運動。然而，在太空的真空中，熱量只能通過效率較低的輻射過程散發出去。安全地去除計算機產生的熱量以及吸收的陽光熱量，需要大面積的輻射表面。衛星越大，將內部熱量排放到太空的難度就越高。
不過，曾任歐洲航天巨頭 Thales Alenia Space 技術總監的 Yves Durand 認為，已經存在可以解決這一問題的技術。該公司之前開發了一種系統，能夠通過管道網絡使用機械泵將制冷劑液體輸送，最終將熱量從太空船內部轉移到外部的散熱器。Durand 領導的一項 2024 年的可行性研究顯示，儘管存在挑戰，歐洲預計可以在 2050 年之前將兆瓦級數據中心（與地球上最大設施相當）放入軌道。
這些太空數據中心的規模將比 SpaceX 計劃的要大得多，配備數百米大小的太陽能電池板，甚至超過國際空間站。地球周圍的太空不斷受到宇宙粒子的撞擊和太陽輻射的影響。在地球表面，人類及其電子設備受到大氣層和磁層的保護，避免受到這種帶電粒子的侵害。然而，離地球越遠，這種保護就越薄弱。
研究顯示，飛行器機組人員因為經常暴露於高輻射環境中，癌症風險較高。卡內基梅隆大學的電子與計算機工程首席系統科學家 Ken Mai 說，太空中的電子設備面臨三種因高輻射水平而引發的問題。被稱為單事件擾動的現象可能導致位元翻轉，並在帶電粒子撞擊芯片和記憶體設備時損壞存儲數據。
隨著時間的推移，太空中的電子設備會因為電離輻射的累積損害而降低性能。有時候，帶電粒子會以特定方式撞擊元件，造成芯片上的原子物理位移，造成永久性損壞。傳統上，發射到太空的計算機需要經過多年的測試，並且專門設計以抵抗地球軌道中存在的強輻射。然而，這些太空加固的電子產品價格昂貴，性能也往往落後於地球上最新的計算設備。
發射傳統芯片是一種冒險。Durand 表示，尖端的計算機芯片採用的技術比以往任何系統都更具輻射抵抗力。並且在3月中旬，Nvidia 宣稱其新硬件，包括一款新 GPU，將「人工智能計算帶入軌道數據中心」。
