按计划,谷歌将在 2026 年 10 月 1 日搭乘 SpaceX 的 Transporter-18 拼车任务,将一颗搭载自研 TPU 的测试卫星送入太空。这个名为 Project Suncatcher 的试验项目,表面上在顺应马斯克、贝索斯乃至前谷歌 CEO 施密特的浪漫愿景——既然加州等地的环保法规已经卡死地面水电设备扩建,何不把吞电巨兽搬到近地轨道的晨昏太阳同步轨道,沐浴在无穷无尽的太阳能中?
但项目负责人特拉维斯·比尔斯向外界坦白了一个颇具反差的细节:这颗卫星上的 AI 芯片单次仅能运行约 15 分钟,随后就必须强制关机散热。
真空没有风扇:被斯蒂芬-玻尔兹曼定律锁死的芯片
公众对太空环境的第一直觉通常是极度寒冷。如果周围环境接近绝对零度,芯片超频运行难道不是正好物理降温吗?
现实恰恰相反。地面服务器能连续吞吐算力,依靠的是流体分子的热传导与对流——不管是强力风扇掀起的气流,还是液冷板里循环奔涌的冷却液,都在把热量带入大气。而太空是高真空,流体对流完全归零。芯片释放的每一焦耳功耗,只能先通过导热管引流到辐射板表面,再以红外热辐射的缓慢节奏散入深空。
散热效率被严格圈禁在斯蒂芬-玻尔兹曼定律之中。根据 IEEE Spectrum 引用的工程模型测算,在 20 摄氏度的工作温度下,给一颗 700 瓦功耗的 H100 级别芯片做被动散热,需要近 3 平方米的专用辐射板;哪怕将芯片耐受极限放宽到 85 摄氏度,也得占用约 1 平方米。如果要把地面一套标准的 40 千瓦 AI 机架送上天,单是维持热平衡所需要的辐射散热板面积,就会瞬间膨胀到约 80 平方米。
这就是为什么首颗试验星必须跑 15 分钟就停机。在导热管与散热板展开系统彻底成熟之前,盲目把芯片推到全功率,唯一的后果是半导体结温迅速击穿物理上限,在深空里将自己活活烧死。
太空不缺阳光,缺的是能把热量从芯片里抽走的空气分子。
为了应对辐射,谷歌在地面使用质子束进行了极限压力测试。数据显示其 Trillium TPU 能够耐受超过 5 年太空任务预期的总电离剂量。但地面加速老化无法完全模拟真实的范艾伦辐射带。高能宇宙射线带来的单粒子翻转与高密度内存失效,仍然必须在近地轨道经过真实颗粒的物理轰击来检验。
从训练集群退守到边缘路由器
在公关通稿和商业想象里,太空 AI 常被描绘成地球数据中心的终极平替:无数卫星在轨道上组成虚拟巨型机房,云端大模型在太空中完成自监督学习。
但这套逻辑被监管与科研机构迅速降维。美国政府问责局在评估中给出了非常清醒的研判:在轨道上直接处理传感器原生数据的边缘 AI 系统,技术成熟度远高于在轨训练大模型。
两者的工程难度有着本质鸿沟。训练前沿大模型不仅需要海量算力,更依赖近乎零丢包、微秒级延迟的节点互联。谷歌在设想中提出了使用密集波分复用技术的激光星间链路,规划聚合带宽达到 10 Tbps 级别。可即便这种高精密编队激光锁相能在动态轨道上保持稳定,宇宙辐射导致的数据微码突变,随时会破坏数千亿参数矩阵的梯度同步。更致命的是,太空中没有运维人员去拔插坏卡。
正因如此,谷歌的技术路线已经在悄然转轨。按照最新排期,其进阶验证任务已推迟至 2027 年,届时将与遥感成像公司 Planet 合作发射两颗试验星。引入 Planet 恰恰挑明了当前太空算力的真实价值:它不是在天上炼大模型,而是充当高空边缘路由器。
以往遥感卫星扫过地面,采集到的绝大部分原始数据都是毫无价值的云层遮挡或死图,却仍需耗费昂贵的下行带宽回传。如果在星载端直接用 TPU 做实时过滤、数据脱敏与特征提取,只有高价值向量切片才传回地面,才能把下行通信成本打下来。
510 亿美元的账本,算不过折旧周期
技术上可行,并不等于商业上合算。剥离掉技术光环,摆在面前的是极其残酷的财务算式。
独立测算模型显示,若要在轨道上搭建等效于地面 1-GW 规模的数据中心,需要大约 4,300 颗卫星组成星座协同运转。即便将太阳能电池板的免电费收益算在内,计入研制、发射与维持 5 年运营的综合成本高达约 510 亿美元,这大约是地面同等规模算力中心造价的 3 倍。折算下来,在轨运行单颗 GPU 的全周期成本高出地面至少一个数量级。
谷歌之所以敢在研究论文里描绘这条路径,核心支撑点在于一个极其激进的航天假设:全行业发射成本必须跌破每公斤 200 美元。而谷歌自己推测,这一价格点最早也要到 2030 年代中期才可能成为现实。
更深层的漏洞在于硬件生命周期。地面机房里的计算卡即便遭遇单点过热或风扇停转,驻场工程师几个小时内就能完成热插拔替换。但在近地轨道,无法维修的物理特性与不可逆的辐射轰击,让卫星集群面临高昂的频繁更替率。
- 风险.如果每隔 3 到 5 年就必须将整套数千颗卫星的集群重新发射更换一遍,高频重置的资产折旧,会瞬间把太空太阳能省下来的电费吞噬殆尽。
天下熙熙,皆为利来。Project Suncatcher 固然是一场极具好奇心的前沿探索,但眼下它还无法解开地表数据中心的能耗枷锁。跑 15 分钟就得强行断电的 TPU 提醒着所有人:算力可以摆脱重力,但终究逃不掉热力学的铁律。
