太空中的数据中心：未来建设的必要性与考量

摘要：不久之前，总部位于佛罗里达州的初创公司Lonestar Data Holdings将一个鞋盒大小的设备送入了太空，这个小巧的设备内置了来自互联网先驱Vint Cerf以及佛罗里达州政府等的数据，随同美国直觉机器公司的“雅典娜”号月球着陆器一同升空。当这个设备在

不久之前，总部位于佛罗里达州的初创公司Lonestar Data Holdings将一个鞋盒大小的设备送入了太空，这个小巧的设备内置了来自互联网先驱Vint Cerf以及佛罗里达州政府等的数据，随同美国直觉机器公司的“雅典娜”号月球着陆器一同升空。当这个设备在月球表面着陆时，Lonestar公司实际上是在尝试解答一个众多技术专家都在深思的问题：我们是否应该将数据中心迁移到地球之外的地方？

随着AI技术的蓬勃发展，耗电量巨大的数据中心如雨后春笋般在全球各地涌现。这些数据中心不仅消耗着大量的电力资源，还占据了宝贵的土地资源，给电网带来了沉重的负担，同时消耗了大量的水资源，并产生了噪音污染。然而，如果能够在太空中或者在月球上建设这样的设施，或许能够有效解决这些问题，既减轻地球上的资源压力，又能继续满足日益增长的数据存储需求。

对于Lonestar公司的总裁兼首席营收官Steve Eisele而言，在月球上进行数据存储的核心吸引力在于其无与伦比的安全性。“归根结底，月球可能是数据备份的最安全选择。”他说道，“它更难被黑客攻击，毕竟要突破月球的防护要困难得多，而且它还不受地球上任何问题的影响，无论是自然灾害、停电，甚至是战争。”

Lonestar公司的设备配备了约8TB的存储容量，这一容量甚至超过了高端笔记本电脑。然而，由于月球夜晚温度骤降且太阳能无法持续供给能量，这个设备只能在月球上持续运行几周时间。但Lonestar公司认为，这段时间足以测试诸如数据下载和上传、以及验证安全数据传输协议等实际操作问题。而且，该公司还有更为宏伟的计划。最早在2027年，Lonestar公司计划利用放置在地球与月球之间的拉格朗日点L1（距离月球表面61,350公里的一个引力稳定点）的一批卫星，推出一项商业数据存储服务。在那里，航天器可以持续观测地球，实现数据的持续访问。

实际上，不只是Lonestar公司，其他公司也有类似的计划。例如，美国太空公司Axiom Space计划在未来几个月内向国际空间站发射一台服务器原型。到2027年，该公司希望在其自己的空间站模块中建立一个低地轨道计算节点。总部位于华盛顿州的Starcloud公司也押注于太空处理数据的需求。这家公司在去年12月完成了一轮1,100万美元的融资后，又获得了更多资金支持。它计划在今年晚些时候发射一颗配备英伟达GPU的小型数据处理卫星。

Axiom Space公司看到了太空计算能力的迫切需求，这不仅仅是为了给地球上的数据提供“坚不可摧”的备份。毕竟，越来越多的地球观测和太空观测卫星都面临着带宽限制的问题。在用户能够从卫星观测中获取任何有用信息之前，图像必须被传输到分散在地球上的地面站，然后再传送到数据中心进行处理，这一过程导致了显著的延迟。“太空中的数据中心将有助于加速实现许多应用场景。”Axiom Space公司的太空数据与安全全球总监Jason Aspiotis表示，“从发现情况到采取行动的时间，对于国家安全以及一些科学应用来说都至关重要。太空中的计算机还可以节省将所有数据传输到地面所需的成本。”

然而，要使这些太空数据中心取得成功，它们必须能够承受太空中的恶劣条件，获取足够的太阳能来运行，并且在经济上具有可行性。但支持者们表示，这些挑战并非不可逾越，尤其是当考虑到地球上的数据中心所存在的种种问题时。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，太空数据中心或许将成为未来数据存储和处理的重要选择。

太空数据中心：优势与挑战并存的考量

在AI和加密货币挖矿的热潮席卷之下，地球上的计算基础设施正面临着前所未有的环境压力。据估计，数据中心目前消耗了全球约1%到2%的电力，而这一数字据高盛去年发布的报告预测，到2030年可能会翻倍。面对这一严峻挑战，太空科技爱好者们提出了一种大胆的设想：将数据中心迁移到地球轨道甚至更远的地方，以解决当前的环境问题。

欧洲航空航天公司Thales Alenia Space的太空系统架构师Damien Dumestier对此持乐观态度。他认为，地球上的数据中心运行需要大量电力，这直接导致了高碳排放量。此外，这些数据中心在运行时还会产生大量热量，需要消耗大量水资源进行冷却。而在太空中，这些问题都将迎刃而解。太空中有着无限量供应的太阳能，且多余的热量可以直接辐射到太空中，无需额外的冷却措施。

Dumestier曾领导了一项由欧盟资助的研究项目，该项目深入探讨了在地球轨道上建立大规模信息技术基础设施的可行性。他进一步指出，对于数据传输和存储来说，太空相比地球具有更高的安全性。海底光纤电缆容易受到破坏和自然灾害的影响，例如一次海底火山爆发就曾导致汤加的互联网连接被切断长达两周之久。而在高空，通过激光链路连接的数据中心将更难以被切断或入侵，除非遭遇反卫星导弹、太空核爆炸或拦截机器人等极端情况，否则这些超级计算中心几乎是无法被触及的。

当然，太空环境也并非全然无害。除了微陨石和太空碎片的威胁外，电子设备还会暴露在来自太阳的高能粒子之下，这些粒子随着时间的推移可能会对设备造成损害。为了应对这一挑战，Axiom Space公司计划使用经过加固的军用设备，这些设备在极端环境中能够稳定运行。而Lonestar公司则提出了一个更为大胆的计划，即最终将其数据中心安置在月球表面下的熔岩管中，以完全避免月球附近的强烈辐射。

接下来，如何为这些太空数据中心供电成为了一个关键问题。尽管地球轨道上的太阳能是免费且取之不尽的，但之前从未有过以如此规模收集太阳能来支持像地球上那样庞大的数据基础设施的经验。Thales Alenia Space公司的“ASCEND”研究项目设想了一个庞大的轨道数据平台，其规模将是迄今为止建造的最大太空结构——国际空间站的两倍。该平台核心的服务器机架将由巨大的太阳能电池阵列供电，这些电池阵列可产生1兆瓦的电力，相当于大约500个西方家庭的用电量。相比之下，国际空间站上的太阳能电池板在完全光照条件下仅能产生约四分之一的电量，即240千瓦。

然而，发射成本以及火箭发射对环境的影响也不容忽视。Dumestier表示，要使基于太空的数据中心在环保方面真正取得成功，火箭飞行的碳足迹需要得到显著改善。SpaceX公司的“星舰”项目旨在承载非常大的载荷，因此对于每千克的发射量来说可能更便宜、更高效，这是朝着正确方向迈出的重要一步，或许还能为到2030年部署大规模轨道数据中心铺平道路。

Axiom Space公司的太空数据与安全全球总监Jason Aspiotis也对太空数据中心的未来充满信心。他认为，在不久的将来，太空中的数据中心将和地面上的数据中心一样经济实惠。“在这种情况下，我们为什么还希望它们建在地面上，消耗电力、水以及包括房地产在内的其他各种资源呢？”他反问道。

然而，并非所有人都对太空数据中心的乐观前景持赞同态度。英国安格利亚鲁斯金大学的智能系统与数据科学副教授Domenico Vicinanza就提出了谨慎的观点。他认为，大规模地将数据中心迁往太空仍然是一个遥远的梦想。毕竟，能够组装和维护如此大规模结构的机器人技术目前还不成熟，而且在恶劣的轨道环境中，硬件故障率会大大增加，从而增加维护成本。

“在轨道上解决问题远非易事。”Vicinanza指出，“即使有机器人技术和自动化技术，能够远程修复的问题也存在局限。”他还强调，虽然太空提供了全天候的太阳能这一优势，但太阳耀斑和宇宙辐射可能会损坏敏感电子设备，从主流微芯片到未经过专门设计和测试以在太空中运行的存储器都面临着这一风险。此外，任何碰撞都可能使地球轨道上的太空碎片进一步增加，从而增加轨道运行的复杂性。

尽管如此，支持者们仍然坚信太空数据中心对于未来太空探索的重要性。Lonestar公司的总裁兼首席营收官Steve Eisele表示，月球经济将会持续发展，在未来五年内，我们将在月球上建立数字基础设施。“我们将会拥有需要相互通信的机器人，各国政府将建立科学基地，并且需要数字基础设施来满足他们不仅在月球上，而且在前往火星及更远地方时的需求。”他说，“因此，太空数据中心将是我们未来宏伟目标的重要组成部分。”

展望未来，太空数据中心的发展仍然充满挑战与机遇。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，太空数据中心或许将成为解决地球上计算基础设施环境问题的一种可行方案。然而，要实现这一目标，还需要克服诸多技术难题，包括如何更有效地利用太阳能、如何保护电子设备免受太空辐射和碎片的损害、以及如何降低发射成本等。同时，我们也需要更加深入地思考太空数据中心对于地球环境和太空探索的长远影响，以确保我们的行动既符合当前的利益，又能够造福于未来。