第376期：太空數據中心的爭議

AI 大發展，數據中心不夠用了，建造和運營成本飛漲。越來越多的人提出，數據中心可以建在太空。先是馬斯克說，SpaceX 公司考慮在地球軌道上，建造數據中心。然後本週，北京市科委、中關村科學城管委會發布了《太空數據中心建設規劃方案》。目標是“在距地面700公里的軌道上，建設可容納百萬卡集羣的數據中心，開展天基數據中繼傳輸和計算服務”。根據報道，專家認爲太空數據中心“勢在必行”（上圖）。

（1）高軌太空數據中心可 7×24 小時使用高強度太陽能，且不受大氣影響，發電效率可達95%。（2）深空溫度約爲-270度，只需部署導熱材料即可完成散熱，無需部署大量液冷結構，成本優勢顯著。我覺得，這是兩個很大的優勢，太空數據中心確實應該儘快建設。但是，我緊接着又看到了一篇文章。作者是美國宇航局的資深工程師，曾經參與設計衛星。他根據國際空間站的經驗，認爲現階段技術制約太大，太空數據中心很難實現。真要建設的話，花費巨大，收益有限。

這可是我第一次看到，有人認真地質疑這件事。我不具備這方面的專業知識，不知道他的計算對不對，再說國際空間站完成於25年前，現在的技術早就超越了那時。我把他的幾點質疑分享出來，大家看看太空數據中心有沒有前景。（1）能源問題太空能源主要來自太陽能。迄今爲止最大的太空太陽能板就在國際空間站，峯值功率200​​千瓦以上，但是面積巨大，約爲2500平方米，超過半個美式橄欖球場。

英偉達的 H200 顯卡功耗約爲 0.7kW，實際運行可能需要 1kW 的電源。國際空間站的太陽能板只夠供電200個 H200。作爲比較，OpenAI 即將在挪威建設的數據中心計劃容納10萬個 GPU，每個的功耗可能都比 H200 更高。（2）散熱問題太空很冷，接近絕對零度，初看上去散熱應該很容易。但是事實是，散熱只有兩種方式：要麼通過介質散熱，要麼通過輻射散熱。

太空沒有空氣，接近真空，根本沒有介質，無法使用空氣對流來散熱，所以 GPU 的散熱片和風扇不起作用。唯一可用的是液冷，通過液體將熱量傳遞到散熱板，再輻射到太空（散熱板必須放置在遠離太陽的一面）。國際空間站就採用輻射散熱。它的散熱系統非常複雜，散熱上限爲 16kW，大約相當於16個 H200，略多於一個地面服務器機架的四分之一。

國際空間站的散熱板尺寸爲13.6米×3.12米，即大約42.5平方米。如果要爲200個 H200 散熱，面積需要擴大12.5倍，即大約531平方米。這個面積是同樣功率太陽能板的2.6倍。這樣一來，太空數據中心將變得非常龐大，遠超國際空間站，而容量只相當於地面的三個標準機架。（3）粒子射線問題

太空有各種高速粒子，由於沒有大氣層保護，它們可以直接撞擊芯片材料造成損傷。最常見的後果是單粒子翻轉（SEU），即粒子直接撞擊晶體管，導致某個比特翻轉。太空數據中心必須長期運行，還存在總劑量效應，即反覆的粒子撞擊導致晶體管開關速度變慢，進而停止工作。所以需要有一個屏蔽層，但是最強的宇宙射線可以穿透驚人厚度的鉛層。而且受限於飛船的運送能力，太空中不可能部署很厚的屏蔽層。

爲了增加 GPU 和內存的抗輻射能力，有必要爲太空環境重新設計芯片，增加容錯性能。但是，這樣的芯片性能將遠不及目前地球上的 GPU。（4）通訊問題大多數衛星通過無線電與地面通信，速率超過 1Gbps 都很困難。雖然有一些激光方案可以提高帶寬，但需要良好的大氣條件才能實現。相比之下，地球上的數據中心之間的通訊，最低速率也能達到 100Gbps。

來源｜阮一峯科技愛好者週刊第 376 期，