太空算力竞赛：马斯克与全球科技巨头布局太空AI数据中心

作为全球首富，埃隆·马斯克一贯以突破常规、引领前沿科技与商业潮流而闻名。然而，在将计算能力送上太空的领域，中国已经率先行动。当然，这场太空算力竞赛才刚刚拉开帷幕。

特斯拉跑车进太空

2018年，马斯克将他的红色特斯拉Roadster跑车发射到了外太空。那是SpaceX猎鹰重型运载火箭的首次飞行，为了展示火箭的卓越运载能力，他选择了一件炫酷的物品送入太空，最终决定使用自己的特斯拉汽车。

这是外太空首次出现地球人的汽车。车内放置着一个穿着SpaceX宇航服的仿真人模型，循环播放大卫·鲍伊的歌曲《Space Oddity》，中控屏幕显示着“Don’t Panic”（别恐慌），以此向科幻经典《银河系漫游指南》致敬。

七年过去了，这辆车仍在日心轨道上漂浮，成为一颗人造小行星，大约每一年半环绕太阳一周。由于宇宙辐射和陨石撞击，车身已变得坑坑洼洼，内部更是面目全非。

将汽车送入太空，听起来不可思议，却成为了史上最昂贵、最具创意的广告，为SpaceX、特斯拉以及马斯克本人带来了巨大的品牌营销和形象提升，后续为特斯拉吸引了大量潜在客户，为他日后成为全球首富奠定了基础。

多年来，殖民火星和探索太空的梦想一直是马斯克的个人标签。在送车上太空之后，这位全球首富的新计划是在太空建造超级AI数据中心。上周在美国沙特投资论坛上，马斯克再次公开阐述了他的大胆构想：未来的AI数据中心将位于外太空，并明确表示要在五年内发射AI卫星站。

数据中心能源饥渴

初听之下，这比特斯拉上太空更令人难以置信。

确实，我们正处于AI算力竞争时代，科技巨头们在全球疯狂建设AI基础设施，投入巨资建造超级数据中心。未来三到五年，仅亚马逊、谷歌、微软、Meta等美国科技巨头的相关资本支出就预计达1.2万亿美元。麦肯锡分析师预测，到2030年全球数据中心总投资可能高达6.7万亿美元，其中约5.2万亿美元由AI负载驱动。

但建设数据中心需要惊人的电力供应、大量土地、昂贵芯片和高效冷却系统。因此，科技巨头们多选择在亚利桑那、田纳西等土地与电力成本较低、政府提供税收优惠的内陆地区投资。

在上周的美国沙特投资论坛上，马斯克和黄仁勋共同宣布，xAI计划与沙特国资AI企业Humain合作，在利雅得郊外投资250亿美元，新建一个500兆瓦的数据中心，使用英伟达AI芯片。这一算力甚至超过xAI在田纳西州的全球最大算力中心Colossus（300兆瓦）。

在炎热的沙漠地带建数据中心？这很常见，亚利桑那同样是炎热荒漠，而中东阿联酋也在建设超级数据中心。太阳能是直接优势，沙特拥有全球最丰富的太阳能资源，年均日照超过3000小时。

在沙特政府全力支持下，马斯克的数据中心可获得充足资金和能源供应，土地与审批不成问题，但散热需依靠浸没式液冷等创新技术，预计冷却成本占运营成本的20%。

实际上，数据中心选址的首要考量是电力供应。稳定廉价的电力已成为限制AI发展的关键因素。以美国为例，2014年数据中心仅占美国总用电量的1.8%，但贝恩资本预计，2030年这一比例可能达9%。

据国际能源署2025年报告，2024年全球数据中心耗电量达415太瓦时，约占全球用电总量的1.5%。更令人担忧的是，这一数字预计到2030年将翻倍至945太瓦时，相当于日本全年用电总量。

AI巨头们对电力供应极度渴求，甚至开始自建发电设施。马斯克的xAI使用燃气轮机临时发电；微软签署协议重启核电站；OpenAI则游说政府与企业合作，每年新增100吉瓦电力。

无尽的太阳能供应

这正是在太空建设数据中心的最大优势。马斯克在论坛上解释称，要实现部分卡尔达肖夫二级文明（完全利用恒星能量），AI计算所需能量将远超地球供应。例如，打造一太瓦年级别的AI计算，在地球上不可能实现，无论建多少发电厂或冷却系统都无法满足。

因此，基于太空的太阳能AI卫星/计算集群是不可避免的未来。太空中的电力和计算性价比将很快超越地球。在地球轨道上，太阳能辐射强度是地表的1.36倍。在极地或地球同步轨道，能量利用率可达99%，远高于地面的30%-40%。更重要的是，在适当轨道（如太阳同步轨道），卫星可近乎全天候接受阳光照射，无需考虑昼夜和天气影响。

马斯克提到另一个关键因素：散热。当前超级计算机机架（如GB300）大部分质量和体积都是冷却设备；在太空中，这些设备基本可省去，因为直接向真空辐射热量即可，无需水冷或风扇。

虽然无法通过空气对流散热，但可利用太空背阳面零下270摄氏度的极寒环境进行高效辐射散热。研究显示，这种散热效率是地面的3倍，且不消耗水资源。

热量可通过热管或流体回路传导至卫星表面辐射冷却板，以红外辐射形式散发到深空。这种散热方式需较大散热板面积，但从根本上解决了地面数据中心散热极限的挑战。

过去几周，马斯克在各种活动畅谈如何用星舰将新一代太阳能星链卫星送上天，这些卫星配备高速激光通信，直接在轨道组成数据中心。

在美国沙特投资论坛次日，马斯克再次强调，这些AI卫星每年能产生100吉瓦太阳能——相当于美国年平均用电量的四分之一。“我们已经制定完整计划，这将非常疯狂。”

那么，如何将芯片、太阳能板等设备送上太空？马斯克随后阐述了他的太空AI中心构想：

星舰火箭每年能向轨道发送约300吉瓦（甚至500吉瓦）的太阳能AI卫星。美国平均电力消耗约500吉瓦，因此如果每年送300吉瓦AI算力上天，意味着每两年，太空中的AI算力就超过整个美国经济目前总用电量，且仅用于智能处理。

轨道运力问题将由星舰火箭解决，太阳能面板也不是问题。地面太阳能电池年产能已超1500吉瓦。接下来最关键的是芯片生产。正因如此，特斯拉必须有太瓦级晶圆厂，否则无法提供足够规模的解决方案。

这些数字按地球标准已很惊人，但在卡尔达肖夫文明指数面前微不足道。要迈向更高阶文明，必须在月球上大规模生产太阳能AI卫星，才能将年算力提升到100+太瓦级别。

科技巨头齐头并进

实际上，这个看似疯狂的想法并非马斯克独有。诸多AI巨头都曾设想这一愿景，甚至已着手探索。

他们的核心逻辑相同：AI对电力的需求终将大到地球无法供应，所以必须转向太空。

亚马逊创始人贝佐斯上月表示，“未来二十年内，太空数据中心的成本将低于地面。太空最终会成为持续改善地球的地方之一。”他创办的蓝色起源刚实现火箭定点回收，成为继SpaceX后第二家实现该技术的公司。

虽然亚马逊尚未正式披露太空数据中心详细计划，但蓝色起源正加速新格伦火箭开发，以降低发射成本。结合亚马逊云服务（AWS）在全球云计算市场超30%的份额，亚马逊未来可将太空数据中心与AI云服务整合，构建轨道版AWS。

亚马逊的Project Kuiper计划于2026年中期在澳大利亚推出低轨卫星互联网服务，与Starlink竞争。2025年公司已成功发射首批27颗卫星，未来计划结合AWS边缘计算能力部署在轨AI数据处理节点。

谷歌母公司Alphabet最近公布“Project Suncatcher”计划，目标是发射由太阳能供电、搭载谷歌张量处理单元（TPU）的紧凑型卫星星座，计划2027年初与Planet Labs合作发射两颗测试卫星，每颗携带4个TPU。

需要说明的是，谷歌的太空数据中心非地球上的巨型建筑，而是一个由约81颗卫星组成、半径1公里的星座概念，每颗卫星搭载驱动AI的TPU。这个星座规模将“远超历史上和现在任何卫星星座”。

谷歌CEO桑达尔·皮查伊表示：“像所有登月计划一样，这需要解决许多复杂工程挑战。”他也承认，项目存在重大技术和后勤障碍，最终规模可能调整。

能源是最直接因素。“Project Suncatcher”计划书写道，AI的能源需求难题已难解决，最佳方案是向太空发射“成群卫星”，直接从太阳获取能量。在“合适轨道”上，太空中太阳能板效率可比地球高八倍。

太空探索热门赛道

实际上，太空运算赛道已有不少试水者，诸多美国太空创业公司项目验证了马斯克所称的太空算力趋势。根据欧洲空间政策研究所（ESPI）最新报告，过去五年约有8100万美元私人资本流入太空数据中心项目或相关关键技术领域。

今年初，佛罗里达月球探索公司Lonestar在前往月球途中和月球轨道进行数据中心运营测试，但登陆器任务未完全成功。Axiom Space在8月向国际空间站发射了轨道数据中心原型。与OpenAI合作的AI基础设施初创公司Crusoe也计划在2026年底发射的Starcloud卫星上部署其云平台。

本月早些时候，初创公司Starcloud已将一颗搭载英伟达H100 GPU的卫星送入太空。Starcloud-1卫星仅重约60公斤，却搭载英伟达处理器，能在轨运行包括谷歌Gemini变体在内的人工智能模型。

Axiom Space首席执行官乔纳森·瑟坦上周在德意志银行会议上提到，目前在太空产生的数据有90%会丢失，增加基础设施就能解决这个问题。“如果你能在太空直接生成信息产品并传回地面，就能立刻为人们部署在太空的资产创造新价值。”

当然，将数据中心搬到太空绝非易事，这一未来趋势面临诸多技术难题和质疑。“作为一个工程师，光说‘我要把数据中心扔到太空因为太空很酷’是没意义的。”卫星通信公司CesiumAstro的CEO萨布里普尔在同一会议上泼冷水。

首先，将设备运到太空成本巨大；其次，维护和升级硬件是巨大挑战；再次，太空并非风平浪静，数据中心面临宇宙辐射、碎片垃圾和陨石冲击，防护难度极大。

如何防范宇宙辐射？太空算力建设需采用军规级加固电子设备或冗余备份系统。谷歌已在67 MeV质子束下测试其Trillium TPU芯片，但技术难题未完全解决。

Axiom Space尝试使用军规级设备应对辐射环境，而Lonestar则探索将未来月球数据中心放置在地下熔岩洞中以防辐射。同时还需设计多套计算模块备份，形成硬件冗余，以应对单点故障风险。

成本有望大幅降低

未来五年就送算力上天？行业专家认为马斯克过于乐观，这过程至少需十年。中佛罗里达大学教授、NASA行星物理学家菲尔·梅茨格同样看好太空AI服务器项目，但他认为，这至少需十年才可能在经济上合理。

发射成本是最直接问题。谷歌在提出AI卫星项目时认为，只有当发射成本降到每公斤200美元以下，太空数据中心的发射与运营总成本才可能与地球数据中心的能源成本“大致相当”。

但马斯克有足够底气，因为他拥有自己的火箭公司SpaceX。虽然现在SpaceX Falcon火箭发射成本最低压到每公斤1400美元，但规划中的星舰火箭未来完全成熟（100多次飞行）后，预计发射成本可压低到每公斤67-100美元。

要达到这一成本目标，需实现火箭完全重复使用、高发射频率和技术成熟，每个火箭至少需飞行几十到上百次。而星舰火箭目前仍在测试阶段，不断出现失败和爆炸事故。

花旗银行预测，到2040年最佳情况下发射成本可降至每公斤约30美元，而较差情况下（火箭只重复使用10次左右）可能是每公斤300美元。

Starcloud公司成本分析显示，太空数据中心最大成本是一次性发射成本（约500万美元）和太阳能阵列成本（约200万美元），而长期能源几乎完全依靠太阳能直接提供，运营成本接近零。约翰斯顿咨询机构预测，轨道数据中心总成本（包含发射）可能仅为地面方案的十分之一。

中国已经先行一步

与硅谷还处于计划或早期测试阶段不同，中国的太空算力已先行一步。国星宇航去年11月在世界互联网大会乌镇峰会期间正式发布“星算计划”，计划由2800颗算力卫星与100个地面智算中心组网，构成天地一体化算力网络。

2025年5月14日，国星宇航与之江实验室成功发射全球首个太空计算卫星星座。首发星座包含12颗计算卫星，搭载80亿参数的天基模型，实现“算力上天、在轨组网、模型上天”，可对L0-L4级卫星数据进行在轨处理。

首发单星最高算力744 TOPS（每秒744万亿次计算），星座总算力5 POPS（每秒5千万亿次计算），总存储容量30TB，星间激光通信速率最大100Gbps。而“三体计算星座”的长期目标是建成后总算力可达1000 POPS（每秒百亿亿次计算）。

当然，这场AI算力“军备竞赛”才刚刚开始。