出品/星动无极

过去一年,商业航天与AI创投圈流行一个听起来极其性感的故事:地面AI数据中心快把电网榨干了,而太空不仅有取之不尽的24小时太阳能,还有零下270摄氏度的天然极寒环境,把服务器搬上太空,连电费和空调费都省了。

在这套叙事催化下,国内外算力卫星扎堆入轨,晨昏轨道、星间激光、星载大模型成了最新的资本共识。但去问一线卫星总体设计师或热控工程师,会得到同一个回答:关于电力的判断是对的,关于散热的常识是错的。

空间段落的背景温度接近3开尔文,地面数据中心用风扇吹或者冷水管道贴着芯片流过,靠的是热对流和热传导。在高真空的太空里没有空气介质,这两条路全部失效,卫星散热只剩热辐射一条路。按斯蒂芬-玻尔兹曼定律,辐射功率与绝对温度的四次方成正比,在芯片允许的60℃到80℃上限下,每平方米背阴散热面只能排出几百瓦。

一台搭载8张H100的标准AI服务器满载功耗约10千瓦。把这台机器原封不动搬上太空,哪怕不算太阳直射与地球红外反照的外部热流,仅排掉这10千瓦废热就要展开数十平方米的辐射散热翼,配上两相流体回路与相变热管。英伟达CEO黄仁勋评价太空数据中心时说,最大工程瓶颈在于冷却。目前在轨的算力星,单星功耗大多还停在几百瓦到一两千瓦,连地面半个机柜的功率都不到。

电力这一侧的账要好算得多。普通低轨卫星每绕地球一圈约90分钟,约三分之一时间飞进地球阴影区,太阳能帆板立刻断电,只能靠锂电池苦撑。晨昏太阳同步轨道沿着地球昼夜分界线飞行,帆板几乎可以常年正对太阳,大气层外太阳常数1361瓦每平方米,没有云层衰减,发电效率是地面的数倍。10月14日朱雀二号改遥四送入轨道的星时代系列卫星里,就有针对太空算力开展关键技术试验的载荷。

看清散热与供电的落差,中美两条算力上天的路线才显出各自的算盘。

美国那条是能源套利。SpaceX与xAI合并后向美国联邦通信委员会抛出高达100万颗轨道数据中心卫星的申请,并在得州动工建设Gigasat工厂。YC孵化的Starcloud更激进,把首颗英伟达H100芯片送进太空跑模型训练,还向SpaceX采购了50多个星链Mini激光通信终端。这笔账很好算:地面批不下变压器和电网配额,干脆把算力集群打上晨昏轨道,赚全天候太阳能红利,做太空云算力租赁。

中国这条是天基边缘计算,救的是遥感卫星星地带宽的命。中国科学院院士陆建华说中国90%的遥感卫星在天上是空转的,北京邮电大学计算机学院院长王尚广认为一颗满负荷运行的遥感卫星最终传回地面的有效数据不足10%。卫星在地面站过境的短短几分钟窗口里要硬传几百GB原始图像,占着极贵的星地射频带宽,而森林防火、洪涝决口、海上溢油这些场景晚一小时就换一个量级。把数据清洗前置到太空,星载大模型在轨剔除云层遮挡的废片,只把山火坐标或船只轨迹这类结果指令传回地面,响应时间从按天算缩到秒级。

这条路线上已经跑起来的公司分两种解法。宇算星河推送洲太空智算星组首批卫星入轨,算法派的做法是不硬拼硬件堆料,靠模型量化和剪枝把多模态模型塞进功耗受限的星载芯片,商业上跳过卖卫星和卖原始底片,直接向应急管理、农业估产、金融保险客户售卖在轨处理完的行业报告。国星宇航走的是基建派,单星功率撑不起千亿参数模型,就用星间激光把算力碎片拼成一张天基局域网,其星算计划规划2800颗算力卫星,其中2400颗主打推理、400颗主打训练。前者离现金流更近,后者在下注未来天基分布式算力网的底层基建门票。

供电和散热之外,还有一道容易被忽略的工程死穴:芯片寿命。上天的芯片传统上必须是宇航级,经SOI等抗辐照加固工艺处理,能扛住高能质子和重离子轰击,代价是价格昂贵、制程严重落后,主流宇航级芯片的算力大体还停在十多年前智能手机的水平,连基础的Transformer视觉模型都跑不动。要在天上跑AI,只能用英伟达Jetson这类工业级甚至商业级芯片,而它们一旦失去地球磁场保护,极易遭遇单粒子效应。高能粒子击中晶体管,轻则发生单粒子翻转,把内存里的0变成1,让推理权重错乱或直接死机,重则触发单粒子锁定,在芯片内部形成短路,几秒烧穿整块算力板。

破局思路落在双域架构上。国内深耕天基计算的中科天算公开了一项名为基于双域架构的国产大算力载荷计算平台的专利,在同一块计算载荷上切出两个物理域。高性能域用廉价高算力的国产商业级AI芯片跑神经网络推理,高可靠域用极高安全等级的抗辐照宇航级小芯片当看门狗。一旦商业芯片发生单粒子翻转或电流异常,高可靠域会在毫秒级察觉,切断故障芯片电源防止烧毁,随后重新加载干净系统镜像并恢复任务。

把三笔账放在一起看,拐点其实已经浮出水面。随着液氧甲烷可复用火箭把发射成本打穿,卫星的制造逻辑正在逆转:过去运力贵如黄金,卫星必须极致减重,哪怕用十年前的落后芯片也要保住万无一失;现在发射成本下降叠加星间激光成熟,商业航天终于有底气把工业级算力芯片、相变散热回路和大模型送上晨昏轨道。

但对掏钱的投资人和行业客户来说,祛魅才刚刚开始。太空数据中心在相当长的时间里无法在通用算力成本上与地面火电、水电集群抗衡,它真正的黄金场景依然锁死在天基产生的数据、天基就地消化。当卫星飞过森林山火、远洋航线和农田上空时,传回地面的那1KB指令到底能挽回多少损失,才是决定一家公司生死的那个数字。