谷歌AI卫星将登上太空 验证在轨算力可靠性与成本

  【天极网人工智能频道】谷歌于当地时间9月24日，公布了太空数据中心计划“太阳捕手(Project Suncatcher)”的新进展：10月1日，一颗搭载AI芯片的原型卫星，将搭乘SpaceX猎鹰9号火箭的Transporter-18拼车任务升空。卫星平台由卫星影像公司Planet提供，谷歌把四颗自研TPU直接装进了一台已经造好的平台，而没有等待原定2027年定制的两颗，从而把首次硬件测试提前了几个月。

  这颗被命名为MVP的卫星约有一台冰箱大小，四颗芯片的算力大致相当于数据中心里的一台服务器，太阳能板只能提供约1千瓦电力，约等于一台吹风机的功率，在轨处理的是Gemini模型的短查询。这颗卫星按设计将在轨工作约一年，之后最长还能停留约六年。项目负责人特拉维斯·比尔斯则把它比作早期的自动驾驶与量子计算研究。按官方给出的时间表，这次测试之后，谷歌计划在2027年再发射两颗卫星，验证卫星之间的高带宽激光互联。

  芯片要上天，第一关是发射本身。据谷歌方面介绍，进入低地球轨道大约需要10分钟，这段时间里航天器承受的持续加速度最高可达地球重力的10倍，而TPU这类单个组件承受的力甚至可能达到50至100倍重力加速度。团队在地面验证中对卫星做了三个轴向的剧烈振动测试，用来复现火箭发射时的振动频率。

  第二关是辐射。大气层之外，太阳活动与宇宙射线可能导致比特翻转，让计算出错。谷歌团队把正在运行AI任务的TPU送进加州大学戴维斯分校克罗克核实验室的质子束装置，用67兆电子伏特的质子束持续轰击，模拟长期在轨会累积到的剂量。初步结果显示，第六代TPU Trillium的耐受能力好于预期，可承受高于五年太空任务累计总量的电离剂量，多数位翻转能通过重启恢复。但谷歌同时承认，最终验证只能在太空里完成。

  第三关是温度。太空是真空环境，唯一的散热出口是把热辐射到宇宙里去。谷歌的方案是传统导热界面材料搭配热管，再连接至辐射散热器，整套系统已经在模拟太空热与真空环境的热真空舱里验证过。真正的限制出现在原型卫星上：散热能力只支持芯片连续运行约 15 分钟，随后必须关机，等散热器把积热排掉。

  第四关是电。地面上的一座数据中心可以拉来几十兆瓦电力，而这颗卫星的全部发电能力只有约1千瓦。电力、散热面积与结构重量三者互相牵制，卫星做得越大，运上去的开销越高。近地轨道确实能拿到比地面更多的阳光，在合适的太阳同步轨道上，同等太阳能板的年发电量最高可达到地面的8倍，但这份便宜的电，要先付一笔贵得多的运费。

  把发射成本算进来，太空数据中心的账才算完整。按谷歌自己的测算，随着火箭发射价格持续下降，太空与地面数据中心的综合成本有望在2030年代中期接近。在此之前，发射成本仍是压在所有在轨算力方案上的主导约束。

  谷歌的长远设想是把这件事做成一张网。按官方披露的设计，未来的卫星每颗将搭载数十颗TPU，在轨道上以集群方式飞行，彼此用高带宽激光互联，台架测试中单条光链路已经实现1.6Tbps双向传输。更远的图景是81颗卫星在约650公里高度、以100至200米间距组网，协同处理AI任务。这个项目出发点不在于算力性能，而在于探索不占用地球上的水与土地资源的算力中心搭建方式。

  小结

  从15分钟的散热窗口，到要未来在轨验证的激光通信链路，中间要解的工程题还很长。谷歌方面也承认，未来几年内不太可能出现真正有实用价值的太空数据中心。在太空这条路线跑通之前，把服务器放进水里也许是更务实的答案：微软的Natick项目早已用密封舱验证过海底散热的可行性，只是最终没有推向商用；国内多个沿海项目则已经把它推向了商用，海南陵水的海底数据中心自2023年投运以来稳定运行至今。要算力，也许不必急着上天。

  把算力送上太空，本质上是把电费和地租的难题换成了运费和散热的难题。四颗芯片在轨道上跑一刻钟就要歇一会儿，这件事本身已经说明，太空数据中心的瓶颈不在芯片本身，而在环境带来的种种挑战。这条路值不值得走，取决于两件事：火箭能不能一直便宜下去，散热器能不能在轨道上做得更大。前者仍未被谷歌掌握在自己手里，后者掌握在物理定律手里。而在两个问题都有答案之前，先下水，可能比先上天更实在。