SpaceX上周五刚刚向美国联邦通信委员会递交申请发射百万颗卫星,周一即宣布收购xAI,成为一家价值1.25万亿美元的最大非上市企业。人们普遍预计,SpaceX上市之后,下一步就是特斯拉与SpaceX之间通过换股合并,可能成为全球估值最高的企业之一,也将是一家引领工业革命级的企业。

(地球轨道上的星链卫星,到2月份将超过1万有颗。 来源:satellitemap.space)

破解算电诅咒

SpaceX收购xAI,更重大的意义,在于把AI及算力推向了太空,用太阳无穷无尽的能量,打破算力的尽头是电力的魔咒。

马斯克宣布 “打造地球上(以及地球之外)最具雄心、垂直整合的创新引擎,涵盖人工智能、火箭、太空互联网、直接与移动设备通信以及世界领先的实时信息和言论自由平台”。

SpaceX从一家全球最大的火箭发射公司,星链通信服务公司,将升级为最大的太空能源与算力企业。能源-芯片-数据中心-通信-大模型-互联网平台,从AI技术栈来看,它垂直整合的完整性,仅次于谷歌。

但马斯克不会这么看。相比周五公布的正式申请,马斯克把地球发射的容量提升到了太瓦级(TW,即1000GW)。

“基本的计算是:如果每年发射 100 万吨卫星,每吨可提供 100 千瓦的算力,那么每年就能新增 100 吉瓦的 AI 计算能力,而且几乎不需要持续的运营或维护。最终,从地球每年发射 1 太瓦(TW)的算力是有路径可循的。”

马斯克更进一步,展望了未来在月球上建立数据中心,并把算力规模提升到PW级(1000TW):

“得益于在轨推进剂转移等技术进步,星舰将能够把大量货物送上月球。一旦实现,将可在那里建立永久性的科研与制造基地。月球工厂可以利用当地资源制造卫星,并将其进一步部署到深空。通过电磁质量加速器与月球制造,有可能每年向深空投送 500 至 1000 太瓦的 AI 卫星,从而在卡尔达肖夫尺度上实现实质性跃升。”

应该说,SpaceX现有的发射能力,还存在着巨大的差距。2025 年是SpaceX史上发射次数最多的一年,进入轨道的有效载荷也只有约 3000 吨,主要由猎鹰火箭发射的 Starlink 卫星构成。马斯克称,今年,星舰(Starship)将开始把更强大的第三代(V3)Starlink 卫星送入轨道,每次发射为星座增加的容量(即通信能力)将是当前猎鹰火箭发射第二代(V2)Starlink 卫星的 20 倍以上。

马斯克推测,建设天基数据中心所需的庞大卫星数量,将把星舰推向更高的能力水平。若以每小时一次发射、每次携带 200 吨载荷计算,星舰每年可向轨道及更远处运送数百万吨物资,使人类在群星之间探索的未来成为可能。

卫星就是算力节点

当 SpaceX 表示要通过发射约一百万颗卫星,构建一个100 GW级的轨道数据中心时,这里所说的数据中心并不是指一座像地面机房那样的巨大建筑,而是一种功能上的等价说法。每一颗卫星都将携带计算设备、太阳能发电系统、散热装置和高速通信链路,本身就相当于一个微型算力节点。当这些卫星通过激光星间链路在轨道上互联,星座便形成了一个覆盖太空的分布式计算网络,其整体能力在功能上相当于一个超大规模的数据中心集群。

在这个意义上,未来星舰所发射的卫星,将不再是星链意义上的卫星,而是一个在轨的计算与通信节点,对于互联网与通信用户,它还是太空基站;对网络,它是路由+交换+计算节点;对于AI,它是在轨训练与推理节点。它同时还是电源与散热节点。

马克斯这次放卫星靠谱吗

马斯克称,在2到3年内,生成AI算力的最低成本方式将出现在太空。这相当激进,但并不离谱。

最简单的方法,就是先对比地面数据中心与轨道数据中心的吨位。

一整套装满的英伟达GB200/NVL72机柜级系统,重量约1.5吨,功耗约130 千瓦。所以,马斯克提出的轨道上100kw/吨/卫星,相当于88kw/吨,并不那么离谱。不过在工程实现上依然体现出马斯克的风格:非常激进。

地面数据中心的重量主要来自机柜、电源和冷却系统,而在太空环境中,这些部件可以被简化甚至取消,转而由太阳能供电与辐射散热取代,减重达30-40%。最终,重量瓶颈不再是机柜和电源,而是用于排出热量的巨大散热板。

天基算力成本的优势 ,在于用“天基太阳能+辐射散热”降低运行成本,然后把成本优势传导到推理。

先看资本开支(capex)。太空算力的初始成本非常高,涉及到发射成本、抗辐射/抗真空/热控/冗余、在轨组网/姿控/推进等。

所以2–3年内确立成本竞争力的前提之一,是发射成本+卫星制造成本必须低到可以忽略或快速摊销。即使星舰把发射重量成本大幅降下来,把服务器变成卫星这一步仍非常昂贵,且需要一定研发周期。

再看运维开支(opex)。太空的优势主要是电力,太阳能几乎持续不断,某些轨道的日照 >99% 。辐射散热不用水冷塔、不占水、不占地。

但辐射散热不是免费午餐,它要靠大面积散热器,而散热器会增加质量,增加发射成本,增加结构复杂度;如果减少面积和质量,就要求高温运行,会影响芯片及可靠性。太空服务器相比地面机柜能减掉的结构与供电重量,最终会被散热器重量部分抵消。

最后要看网络与服务形态:算力怎么交付给地面用户?就算在天上算得很便宜,也要把结果送下来。很多AI业务需要低延迟,需要稳定带宽,需要与地面数据/用户/缓存紧耦合。天基算力更适合本身就在太空产生的数据,如遥感、通信中继、太空态势感知等,对延迟不敏感的大吞吐批处理(但这又受限于下行带宽)。对“互联网推理服务”而言,交付成本与体验成本也会抵消电力优势。

未来大量用于消费的推理,将会运行在端侧和消费侧,并不适合太空算力。所以,从马斯克的表述中可以看出,它强调了天基算力首先大规模训练AI、对物理的理解、对新技术的发明等的作用。地球轨道罩上一层算力和电力星座,是人类把工业革命向太空延伸的最初步的成果,也是人类进一步开发太空最直接的基础设施。

数据中心的高计算与能量密度,以及火箭发射的成本迅速下降,这两大确定的趋势,将会有利于在轨数据中心的成本下降,太空也可能在能源与可持续性上形成优势,但要在 2–3 年内在每单位推理成本上全面击败地面数据中心,仍需要跨越散热、制造、可靠性与网络交付等多重工程门槛。

太空定制芯片

太空数据中心与地面竞争的优势,其实不在于芯片,而是热管理、发射与制造体系、链路交付这样与地表AI工厂完全不同的系统。

所以,马斯克完全可以基于地球轨道完全不同的物理环境,设计出自己的定制芯片,几乎可以完全摆脱英伟达的芯片。

马斯克确有此意。他稍早谈到AI芯片系列,以及他的Terrafab工厂时,称AI4能将自动驾驶的安全水平提升到远超人类的程度;AI5 将使汽车近乎完美,并大幅增强 Optimus系统,号称AI5相当于Hopper,两个相当于Blackwell;AI6 将用于 Optimus系统和数据中心;AI7/Dojo3 将用于太空人工智能计算。

目前AI5已经接近完成,马斯克称从AI6起,每9个月推出一个新架构,如此激进,从时间上看,是在为2-3年之后开始部署轨道数据中心做准备。

以今天可见的工程约束来看,“2–3 年内最低算力成本将出现在太空”几乎不可能成立;但太空在某些极端场景上有潜在成本优势,只是时间尺度更长,并且要满足非常苛刻的前提。这正是马斯克最乐意跳进去的那个“黑屋子”。也许,这是马斯克又一次敢于从只有10%成功可能性开始,在混乱和黑暗中疯狂地“删除,简化和优化”,快速积累成功的可能性。

K2(卡尔达舍夫ll)

在给美国联邦通信委员会的申请书,和马斯克的公开信中,都谈到了卡尔达舍夫ll文明(Kardashev ll ,即K2)。马斯克表示,这是他最看重的一点。

这里面要介绍下对于马斯克的世界观极为重要的一个概念,即卡尔达舍夫尺度(Kardashev Scale)。

这个概念由苏联天文学家卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev )于1964年提出。他将文明视为“一种高度稳定的物质状态,它能够获取信息、进行抽象分析并利用信息,从而获得关于自身和环境的全新信息,并提高自身获取新信息以产生维持自身存在的反应的能力”。因此,文明的特征在于其运行程序所获取的信息的质量,以及执行这些功能所需的能量。

基于可支配能源的总量,卡尔达舍夫把文明分为三个等级:

行星级文明(l型):10¹⁶–10¹⁷W,能完全利用自己母星球上的能量资源,包括地热、风能、海洋能、化石燃料、核能、太阳能等。人类处于0.7级左右;

恒星级文明(ll型):10²⁶W(太阳系)

星系级文明(lll型):10³⁶W(银河系)

马斯克深信尺度定律(scaling law),或者说规模效应、扩展定律。他认为:“算力提升 10 倍将带来智能提升 2 倍,而且这种扩展会一直持续下去,直到大部分太阳能被用于计算,最终甚至是大部分银河系的能量——也就是卡尔达舍夫文明等级中的ll型、lll型规模的算力。” 马斯克总是在人类最大尺度之上进行构想和设计,并且分解为可以实现的工程。

所以马斯克也是一个对巨型结构(Megastructure)着迷的人,可能他也因此对中国充满了敬意,中国是一个在地球上造出最多巨型结构的国家。 马斯克也是满脑子巨型结构,Colossus数据中心超过了1GW,巨大的星舰、Starlink和百万颗卫星,人形机器人量产从百万级算起,未来企业价值达到100万亿美元;马斯克的主要项目,都是在Mega、Giga、Terra的尺度上考虑问题。

现在,在地球上修建巨型结构,已经不能满足马斯克了,他最后的赌注,是一个天体巨型结构,这些结构中很多来自他年轻时阅读的科幻小说和物理学家的构想,这些结构有罩住太阳的戴森球,班克斯小说中的轨道及行星。从星舰这一名称、后稀缺社会、能量操控,以及AI作为星际文明技术进步的支柱,后都来自班克斯的小说《文化》系列。所有这些,也构成了马斯克最核心的叙事。

现在,SpaceX收购了要“理解宇宙的”xAI。2026年,特斯拉+SpaceX这一巨型结构,以及它的估值,将注定成为里程碑事件。

参考:

https://www.spacex.com/updates

https://www.researchgate.net/publication/373665888_Large_Scale_LEO_Satellite_Networks_for_the_Future_Internet_Challenges_and_Solutions_to_Addressing_and_Routing?