当前，在人工智能热潮的驱动之下，OpenAI、谷歌、微软、Meta、亚马逊等全球众多的头部科技公司都在大肆新建AI数据中心，但是他们也正面临着能源供应上的困境，甚至需要自建发电厂来保障能源供应。这也使得不少中国和美国等航天大国，以及头部的科技公司纷纷将目光瞄向了拥有几乎无限太阳能的太空，希望在太空建设数据中心。
太空数据中心即将进入实际部署阶段
太空数据中心是一种通过在轨交会对接搭建平方公里级大型航天器的计算设施，采用模块化设计，主要部署于700-800公里晨昏轨道甚至月球表面，旨在利用太空当中取之不尽用之不竭的太阳能来作为能源，并且可利用太空低温环境来解决数据中心关键的散热问题。
自去年以来，太空数据中心概念持续升温。特别是近几个月来，随着特斯拉及SpaceX CEO埃隆·马斯克多次公开谈及太空数据中心计划，太空数据中心概念也是持续火爆。
2025年5月，中国太空计算卫星星座“三体计算星座”成功发射并进入组网以来，已有12颗计算卫星在轨运行超过半年。“三体计算星座”还将在2026年携手多家卫星企业共同完成超50颗计算卫星的星座布局，进一步推动人工智能在太空的应用与发展。
2025年10月，AI 云端服务公司Crusoe宣布，将与太空数据中心新创企业Starcloud 携手，把英伟达（NVIDIA）的AI芯片送上轨道，打造全球首个“太空AI数据中心”。
Crusoe联合创始人、总裁兼首席运营官Cully Cavness表示：“我们相信太空最终将对计算的未来至关重要，因为它能够为人工智能基础设施的关键扩展瓶颈——获取充足、稳定且清洁的能源——提供新的解决方案。自成立以来，Crusoe一直专注于将计算基础设施与新型能源资源相结合。通过与Starcloud合作，我们将把这种以能源为先的理念从地球扩展到下一个前沿领域：外太空。”
据介绍，据介绍，首批H100 GPU 已预定于2025年11月随卫星升空，开启真正意义上的“太空AI”时代。但目前并未有进一步的信息。
埃隆·马斯克于2025年11月初在“X”平台上公开表示，SpaceX计划通过扩大其未来的Starlink V3卫星在太空中部署数据中心，这些卫星具有高速激光链路。马斯克在回应关于建立自主空间数据基础设施可行性的讨论时写道：“SpaceX将这样做”，表示使用升级的星链卫星作为轨道数据中心基础的想法是该公司长期路线图的一部分。
2025年12月，马斯克证实，SpaceX的太空人工智能数据中心计划是2026年SpaceX首次公开募股（IPO）的关键理由之一。马斯克解释说，在轨道上部署数据中心，或建造能够承载人工智能芯片等计算资源的卫星，将需要“大量现金”，而IPO将为这些雄心壮志提供资金。
马斯克甚至展望了更远的未来，要达到每年100太瓦的产能，就需要在月球上制造卫星，用质量投射器发射。因为月球逃逸速度只有2500米每秒，又没有大气层，质量投射器可以完美工作。
2025年1月22日，在瑞士达沃斯举行的世界经济论坛（WEF）年会上，马斯克再度指出，随着AI 芯片生产的指数增长，电力供应却未能跟上，这将影响AI 数据中心的效率，阻碍了AI 模型的训练和部署。但是在太空部署数据中心，则可以通过太阳能来很好的地解决能源供应问题。
“在太空建造太阳能AI数据中心，是一件不用多做考虑（no brainer）的事情。你只要将太阳能板对准太阳、再把散热器指向太阳以外的地方，接下来就只剩散热的问题。”马斯克说，“未来三年内，建设AI基础设施成本最低的地方，就是太空。”
2026年1月中旬，美国国家航空航天局（NASA）宣布，已经成功完成月球门户（Gateway）空间站关键模块“动力与推进元件”（Power and Propulsion Element，PPE）的重要测试，成功验证了该元件的正常运行，配套的太阳能电池阵列也已完成，最高可输出60kW电力，为后续在月球轨道执行长期深空任务奠定能源基础。这一消息也为近期持续火爆的“太空数据中心”话题，增添了新的热度。
可以说，当前太空数据中心已从技术验证开始即将进入商业化星座部署阶段。
太空数据中心有何优势？
1、近乎无限的物理空间
相对于在地面建设数据中心来说，需要购买大片的土地并建设厂房，或者租用大片的厂房，这都需要投入一笔不菲的资金。但是在太空上，理论上是没有空间限制的，可以在近地轨道或月球表面扩展超大规模设施，无需支付高昂的地价费用。
2、太空中太阳能的高效利用
在太空中，由于无大气及其他阻挡，太阳辐射强度恒定为 1360 W/m²（太阳常数），理论峰值是地面的4.5倍以上。如果将太阳能电池板部署在同步轨道上，全年发电时间占比可达 99%以上，几乎可以实现24小时持续高效发电（即便是近地轨道卫星，也可实现90分钟绕地球一圈，日照占比也超六成）。而且由于是真空环境，太阳能电池板也不会受到灰尘覆盖影响而降低效率。结合太阳辐射强度与日照时间，太空中单位面积太阳能电池板的年发电量约为地面的 8–12倍（具体取决于轨道类型）。
当前最先进的太空太阳能电池的典型发电效率可达32%左右，那么太空中每平方米光伏可以产生约435W电力。假设电源转换总损耗约13%，那么经过电源转换后的可用电力为378 W/m²。
在太阳能发电到电力驱动GPU/ASIC的整个流程中，最终会产生很多热量，需要散热器全部排出这些热量，但在太空中只能靠辐射散热，而辐射板效率不可能做到 100%，可能需要电力驱动额外的散热部件，若接入计算设备会有额外损耗（电源、稳压、局部温升），最终的实际有效可用功率估计为250−330W/m²，取个中间值来看，太空数据中心每平方米光伏板，最终能用来跑计算的电能约为300W左右。
假设一个小型太空数据中心需要 1 MW 可用计算电力：
所需光伏板面积：=1,000,000/300=3333m²
这相当于：一个 50m × 70m 的大型太阳能阵列，比国际空间站（ISS）的太阳能板小约 40%（ISS 约 2500㎡）。
如果是要部署更大规模数据中心，比如10MW 级，那就需要33,333 m²，这仍然可行，这相当于一个足球场大小，当前展开式太阳能结构技术（如 ROSA）完全能做到。
3、太空太阳能电池技术已满足需求
在太空太阳能电池发电技术上，早期卫星使用硅电池，效率只有约15%。现在主流是三结砷化镓电池，其将太阳光谱分解成三个波段并由不同材料层吸收，最高效率已超过32%，成为当前高功率航天器的标准选择。
目前，太空太阳能电池也正在向更多结发展：四结、五结甚至六结电池正在研发中，旨在进一步拓宽光谱吸收范围，理论效率可突破40%。同时，倒置变形多结电池等技术提高了材料的柔性，为新一代轻质板奠定了基础。
在太阳电池结构设计方面，相较地面太阳能系统，太空太阳能由于不受天气影响，也不需要使用玻璃等防护结构，设计正向着柔性轻质阵列发展。
目前太空太阳能电池板的结构设计围绕两个关键因素构建：体积和可靠性。因为面板的尺寸会影响发射成本，而长期可靠性则需要以抵御太空恶劣环境，包括温度变化、辐射和微流星体撞击。由于地面标准设计产生的太阳能电池板既刚性强、体积大、重量大、操作复杂、发射上太空的成本也相对更高，能够产生的电力也相对有限。所以，Gateway空间站的太阳能电池阵列采用的是全新的展开式太阳能阵列（Roll-Out Solar Array，ROSA）设计，基于柔性太阳能电池板与复合材料，具有设计紧凑、价格实惠、自主展开的优势。
因此，在发射升空时，ROSA可像地毯般卷起收纳，可大幅降低体积与重量，同时保持较大的表面积；进入太空后，则可自动展开形成大面积受光结构，在不增加发射负担的情况下，支撑高功率输出需求。此外，ROSA可扩展且模块化，DSS设计灵活，能够满足各种任务需求。ROSA可以缩小以适应小型卫星应用，也可以做得非常庞大以适应深空任务。
△太空行走者谢恩·金布罗和托马斯·佩斯凯特在国际空间站的主太阳能电池板面前显得微不足道，他们正努力完成在P-6桁架结构上展开式太阳能电池板的安装。
在太空部署时，传统大型太阳电池阵列多依赖马达驱动展开，系统复杂且需要额外电力与人为控制介入。ROSA 则利用复合材料中储存的应变能，类似弹簧释放能量的原理自动展开，减少机械元件数量，提升整体展开可靠度，特别适合长时间、无人值守的深空任务。
据介绍，尽管ROSA比传统太阳能电池阵列小，但性能优异，每块电池板可产生超过30kw的功率，具体取决于尺寸。ROSA使用高效太阳能电池，未来版本甚至会尝试使用聚光器以提升其性能。此外，复合材料吊臂具备结构刚性，能够承受动态环境、多种频率以及碎片或微流星体碰撞，为长期任务提供可靠性。
4、或可大幅减少当前的散热部件
太空背光面接近绝对零度（低至-270°C），因此在太空中部署数据中心，无需像地面数据中心那样同样需要大量能源驱动的水冷/风冷散热系统，或可降低冷却成本。
5、降低网络延迟，覆盖全球边缘区域
太空数据中心本质上是一个分布式的超级计算机。成百上千颗卫星需要像地面机房里的服务器一样高速互联。星间链路（Inter-Satellite Links, ISL）作为这一架构转型的核心物理层技术，不再仅仅是卫星通信的辅助手段，而是构建天地一体化信息网络的骨干神经。
传统的卫星通信模式严重依赖于卫星与地面站（Gateway）之间的频繁交互。在这种架构下，卫星本质上是一个太空中的信号中继器，其数据传输受限于地面站的地理分布、可视时间窗以及频谱资源的可用性。这种“星地依赖”模式在面对全球覆盖需求时显得捉襟见肘，特别是在海洋、极地以及地缘政治敏感区域，地面站的部署往往面临物理或政治上的不可行性。
星间链路技术的引入，彻底打破了这一桎梏。通过在卫星之间建立直接的数据传输通道，ISL 使得数据可以在太空中进行多跳路由，从地球的一端传输到另一端，而无需经过地面中转。这不仅极大地降低了对地面基础设施的依赖，实现了真正意义上的全球无缝覆盖，还通过光速在真空中的传播优势，实现了比地面光纤网络更低的端到端时延。
星间链路的物理层实现主要分为射频（RF）链路和光学（Laser/OISL）链路两大类。尽管射频技术在航天领域有着长达半个世纪的成熟应用，但随着对带宽需求的指数级增长，物理层特性的限制使得激光通信（OISL）逐渐成为下一代大规模航天领域应用的必然选择。
6、高安全性与业务连续性
太空设施难以被物理破坏或人为恶意入侵，更不受地震、洪水、战争等地面风险的影响。
7、综合成本仅地面的5%？
虽然太空数据中心无需散热系统，但是将所需的核心芯片、太阳能电池板等诸多其他必须零部件送上太空并组建到足够大的规模，在当前依然成本非常高昂，且非常耗时。
不过，马斯克认为，一旦SpaceX的星舰实现完全可重复使用，每次发射的边际成本可能只有100万美元左右（星舰的载荷为100吨）。如果按照每吨100千瓦的功率密度计算，理论上每年发射100万吨载荷就有望实现每年100GW的太空AI算力。
只要发射成本能够大幅降低，再算上省掉的土地及建筑成本、散热成本、能源成本（仅需太阳能电池板）以及低运维成本，在太空建数据中心显然比地面更具成本效益。
根据Starcloud的测算显示，建设同等规模的数据中心，太空方案10年期核心成本（约820万美元）仅为地面方案(约1.67亿美元)的5%。
太空数据中心面临的挑战：
1、发射成本问题
虽随火箭回收成本正在降低，但目前仍达每公斤数千美元。即便SpaceX猎鹰9号火箭将低轨发射成本降至 约1,500美元/公斤（2023年数据），但一个标准机架（约500公斤）仅发射费用即需 75万美元。
参考国际空间站（ISS）历史数据：部署和维护1千瓦电力系统的太空成本约 100万-200万美元，而地面数据中心1千瓦建设成本仅 2,000-5,000美元（相差500倍以上）。
如果马斯克的星舰真的能够将每吨发射成本降低到1万美元，那么这个问题将迎刃而解。
但是，每次发射成本约 100 万美元只是马斯克的一个“长期极限目标”（long-term aspirational goal），而且前提是：发射完全可重复使用（Super Heavy + Starship）、热盾重复使用次数极高、发动机量产成熟+成本下降两个数量级、生产规模达到每年几百到几千台猛禽发动机。显然，这些是远期愿景，而不是可立即达到的水平。
2、抗辐射问题
电子器件在太空环境中容易被宇宙射线干扰甚至损毁，因此芯片要想在太空中正常工作，需要实现抗辐射功能，制造成本极高。当前太空级抗辐射芯片价格可达地面同类产品的 10-100倍。
具体来说。太空 AI 芯片的选择上需要充分考虑高能辐射影响，技术路线上分为两种：
一种是使用特殊半导体工艺（如 SOI 绝缘体上硅）和加固设计（如三模冗余电路），从物理底层设计上抵抗辐射。但是缺点也较为明显，制程相对落后，与当前 AI 算力芯片差距较大。
另一种是在现有芯片基础上，提升软硬件容错，或也是太空数据中心的主流路线。直接使用地面的高性能算力芯片通过软件算法和系统架构解决辐射问题。技术原理上，通过冗余设计增加芯片数量同时计算（TMR），一旦某颗芯片结果不一致就进行重启。
另外，利用 AI 算法本身的鲁棒性（神经网络对少量权重错误不敏感）来容忍比特翻转。同时，利用内存清洗（Scrubbing）技术定期修复翻转的比特。此外，Google 的 Suncatcher 计划明确提出使用 TPU 进行在轨计算，测试显示其 v6e TPU在经历相当于 5 年的辐射剂量后仍未出现硬件故障，不过内存（HBM）亚系统是相对敏感的。
当然，如果市场对于抗辐射芯片的需求量足够高，那么其成本也有望大幅降低。
3、散热问题
在地球上，散热主要通过传导（接触散热器）和对流（空气或液体流动）。在近乎真空的太空中，虽然背光面温度可以达到绝对零度（低至-270°C），但是没有空气，对流和传导几乎不存在，热量散失的唯一方式是 “热辐射” —— 即设备以红外线的形式将热量直接辐射到宇宙中，这个过程相对缓慢，效率取决于物体的温度（与绝对温度的四次方成正比）和表面的发射率（越黑、越粗糙，辐射效率越高），所以其散热设计挑战与地面完全不同。
因此，太空数据中心内部芯片产生的热量，必须通过一套极其高效的内部冷却系统（很可能采用泵送液态金属或特种冷却液）收集起来。然后，这些热量需要被传递到外部的辐射散热板上。这个过程本身需要能量和复杂管路。辐射散热板的面积必须足够大，因为辐射散热效率相对较低。一个大功率数据中心可能需要像足球场那么大的辐射板。
不过，还有一种激进的散热技术——液滴散热器（Liquid Droplet Radiator），即直接将热的液滴喷射到太空中，液滴在飞行过程中辐射散热，冷却后再被收集器回收。这种方式可以获得巨大的表面积-质量比，是解决 GW 级散热的潜在终极方案，但面临液滴损失和污染的风险。
虽然这些方案会带来成本的上升，但是从更长的生命周期来看，相对于地面上需要通过增加额外能源消耗来驱动的“风冷”或“液冷”散热方案来说，成本依然会更低。
4、维护问题
地面数据中心故障，可以第一时间通过地面工程师进行修复，但是太空数据中心的维修显然非常困难，软件问题虽然大部分可以通过备份系统或通过远程网络解决，但如果是物理问题，就难以派人上太空进行修复，因此需要超高可靠性设计和冗余硬件系统。
5、备用能源
太空数据中心通过太阳能供电，如果在近地轨道，会受轨道阴影期影响，因此需搭配备用的储能系统才能连续工作，这也会带来成本的上升。
6、通信限制
在通信方面，数据中心对于数据的吞吐量非常的高，虽然星间链路技术的引入，可以解决卫星之间的通信，但是最终数据是需要为地面服务，而当前的地空通信带宽有限（星链单星带宽约20Gbps，远低于海底光纤的Tbps级）。
当前可行的是解决方案是，使用极窄的激光光束，其优势在于带宽极高（可达每秒数百Gb甚至Tb量级），抗干扰能力强，且不受无线电频谱管制。但是，这对指向精度要求更高（微弧度量级），且完全无法穿透云层，必须选择晴天地面站或使用空中/轨道中继。所以，需要结合激光星间链路组成太空骨干网，数据在轨路由，只在最优地点下传至地面。地面则采用多个分布式小型天线组成的阵列来替代单个巨大天线，降低成本，提高可靠性。
此外，为了降低地面和太空数据中心的数据传输带宽压力，可以在卫星发射时通过物理介质的形式将数据送入太空，而在数据需要下传至地面时，需要进行预处理和智能压缩，只将最有价值的结果数据下传，从根本上减少需要传输的数据量。
7、安全问题
太空垃圾增多可能引发轨道碰撞连锁反应。
总结：
太空数据中心的构想，将人类两个最前沿的科技领域——人工智能与航天工程——紧密联结，描绘了一幅利用宇宙无限能源与空间来突破地球算力与能源瓶颈的宏伟蓝图。
太空数据中心的优势是颠覆性的：近乎无限的太阳能、天然的极低温散热环境、庞大的轨道空间资源，以及构建全球无缝低延迟网络的潜力。这些优势直击地面数据中心面临的能源、土地、散热和网络覆盖的核心痛点。
但是，天文数字般的发射成本、苛刻的辐射防护要求、复杂的太空散热工程，以及难以在轨维护、天地通信带宽限制，也都是需要去持续攻克的难题。
从当前的进展来看，太空数据中心已经开始从技术验证逐步走向了实际部署的进程当中，但在大算力的部署上仍面临很多挑战，经济上也尚未形成闭环。它当前的核心价值，可能在于服务那些具有“太空原生”属性的需求，如在轨数据处理、全球边缘计算覆盖等特定场景。
在芯智讯看来，由于依然存在的技术和成本的限制，短期内的太空数据中心的部署可能还是会局限于相对较小型的规模（低于1 MW），考虑降低能耗、散热负担和成本压力，在太空数据中心部署针对特定计算任务更高效的ASIC芯片，远比部署通用GPU更合适。
至于太空数据中心未来能否真正成为AI算力的主流基础设施，不仅是一场围绕成本、可靠性与效率的硬核科技马拉松，更将是对人类大规模航天工程运营能力的一次终极考验。虽然理想已经照进现实，但前路注定是星辰与荆棘并存。
编辑：芯智讯-浪客剑
部分资料来源：NASA、Starcloud、weforum、金元证券
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