在许多地区，数据中心建设如今面临着诸多挑战，例如部分市场长达七年的电力排队、水资源短缺以及监管机构和社区的阻力，所有这些都威胁着部署进度。
　　
　　与此同时，轨道计算已从概念阶段迈向早期运行演示阶段。近期在太空进行的GPU演示表明了轨道人工智能计算的技术可行性，而SpaceX公司也于近期发布了其首批轨道数据中心卫星。问题不在于计算能否在太空运行，而在于轨道能否消除更多瓶颈，而非带来更多挑战。这些太空数据中心能否帮助绕过地面限制?在它们投入运行之前，还需要克服哪些障碍?
　　
　　人们对轨道计算日益增长的兴趣反映了人工智能基础设施的更广泛转变。几十年来，计算能力本身一直是稀缺资源。而如今，电力、冷却、许可和电网连接的获取越来越决定着新型人工智能容量的部署速度。随着基础设施限制比计算能力限制更为重要，讨论的焦点也从更快的芯片扩展到包括轨道计算在内的其他架构。
　　
　　数据中心发展面临的挑战
　　
　　尽管人工智能数据中心投入巨资，且对计算能力的需求日益增长，但部署却受到诸多物理因素的制约。充足的持续供电、电网连接以及冷却用水都成为制约因素。监管审批流程的延长和社区日益增长的阻力影响了建设进度，并增加了利益相关者的管理成本。据贝塞默风险投资公司(BessemerVenturePartners)称，在预计于2025年投入使用的110个数据中心项目中，超过四分之一的项目因电力、许可和建设方面的限制而延期。
　　
　　这些障碍威胁着项目的经济可行性，因为在模型更新周期之后才投入使用的基础设施带来的收益会递减。与此同时，轨道计算正从概念阶段过渡到早期运行演示阶段。最近的一次演示成功地在太空测试了H100级GPU有效载荷，标志着向天基人工智能基础设施迈出了切实的一步。在上市前，SpaceX宣布了其AI1轨道数据中心卫星，并计划于2027年在德克萨斯州开设一家工厂生产该卫星。
　　
　　了解轨道数据中心
　　
　　低地球轨道(LEO)卫星是轨道数据中心的基础。它们在距离地球表面400至1400公里(249至870英里)的高度运行，每90至120分钟绕地球一周。某些轨道配置可以提供近乎持续的太阳辐射，同时还能提供比深空部署更低的通信延迟。
　　
　　轨道数据中心无法在太空复制超大规模数据中心。例如，据报道，SpaceX的AI1可提供约150千瓦的峰值计算能力，平均计算能力为120千瓦。相比之下，超大规模地面数据中心的电力容量以吉瓦为单位。
　　
　　它们将围绕模块化、联网的计算卫星星座构建。这些卫星将针对轨道提供结构优势的工作负载而设计，例如近乎持续的太阳能供电、无需水冷但仍需精密热管理的辐射热环境、靠近太空生成数据以及地缘政治适应能力。
　　
　　轨道成功所需的工程基础
　　
　　尽管硬件不断进步，但高效的轨道数据中心必须建立在六个关键的工程基础之上。
　　
　　电力。虽然某些轨道配置可以提供近乎持续的太阳能供电，但技术必须能够应对太空的严酷环境。高比功率、耐辐射的太阳能电池阵列和高可靠性的储能系统是应对瞬态变化和突发日食事件所必需的，同时还需满足严格的质量和可靠性限制。
　　
　　热管理。每个轨道都会经历几分钟的阴影，这意味着温度范围将从+120°C到-250°C(+248°F到-418°F)。高效的热管理，包括散热、保守的功率密度和智能的工作负载调度，是提升性能的关键。
　　
　　计算。抗辐射加固、冗余和自主运行是轨道数据中心的基本要求，此外还需要具备硬件更新能力，例如通过可更换单元。
　　
　　网络。非地球静止轨道模块的大型轨道数据中心需要使用机器人组装模块化单元并定期更新硬件。因此，标准化和自动化对于以具有竞争力的速度运行和更新硬件至关重要。轨道计算的启动
　　
　　发射经济性。目前，发射成本约占总投资的40%。发射成本正在下降，SpaceX的星舰目标是低于100美元/公斤，而历史成本为2,000至10,000美元/公斤，这将提高轨道部署的经济性。
　　
　　在轨组装和维护。大型轨道数据中心需要使用机器人组装模块化单元并定期更新硬件。因此，标准化和自动化对于以具有竞争力的速度运营和更新硬件至关重要。启用轨道计算
　　
　　对于运营商而言，轨道容量将与地面选项并存，并且仅在消除瓶颈的程度大于引入瓶颈的程度时才会使用。本质上，它将提供一个新的数据通道，类似于移动通信领域中正在出现的OneWeb、Starlink和Kuiper等项目。
　　
　　目前，轨道数据中心的应用可分为三类。首先，在轨边缘计算在源头处理地球观测图像、射频信号和航天器遥测数据等数据，使运营商能够将分析结果而非原始数据集传输回地球。对于许多轨道应用而言，减少需要传输回地球的数据量比增加原始计算能力更有价值，这既可以减少通信瓶颈，又能加快决策速度。
　　
　　其次，它们通过提供关键数据集、模型检查点和不可变日志的地外存档，增强了数字主权和韧性，以应对地面冗余不足的情况。最后，它们能够很好地处理对延迟容忍度高的批量计算，在这些计算中，能源可用性比毫秒级响应速度更为重要。
　　
　　轨道数据中心——挑战与机遇
　　
　　轨道数据中心不再是科幻小说里的情节，但要实现大规模部署，必须提供比地面数据中心更具吸引力的经济替代方案。其额外的发射和部署成本不得超过地面数据中心因电力、水、审批延误和时间风险等因素造成的成本。轨道数据中心必须能够自主高效地运行，以提供具有竞争力的每计算小时成本，并实现定期刷新。最后，轨道可用性、频谱分配和网络安全框架将影响部署速度、允许参与的参与者和运行边界。
　　
　　数据中心行业的制约因素越来越多地来自技术之外。轨道计算虽然无法消除所有瓶颈，但对于特定类型的工作负载，它提供了一种避免电力排队、散热限制和审批时间限制的方法，即将物理限制转化为架构优势。
　　
　　轨道计算不太可能取代地面基础设施。相反，它将成为更广泛的人工智能基础设施生态系统中的另一种架构选择，只有在它消除的瓶颈大于其引入的瓶颈时才有意义。随着技术演示的成熟和商业模式的演进，各组织应开始评估哪些工作负载可以从轨道计算中受益，并将其作为更广泛的混合基础设施战略的一部分。
　　
　　编辑：Harris