11月9日,中国科学院空天信息创新研究院与多家企业联合发布“星云星座计划”,要把一套全栈国产化的太空算力网送上天。这几天,注册资本15亿元的中科星云在合肥完成工商注册。大洋彼岸,谷歌的TPU原型卫星刚在轨跑完第一个AI模型,SpaceX则把首批算力卫星的发射时间表指向2027年。
热闹之下,有一个绕不开的物理问题:真空里没有空气,芯片的热量只能靠辐射排走。要把1吉瓦的AI算力搬到天上,散热板到底要铺多大?
先纠正一个直觉。太空背景接近零下270摄氏度,但它不是冰箱,而是一只巨大的真空保温瓶。没有空气对流,也没有地面那样的水冷回路,热量最后只能以红外线的形式辐射出去。在芯片允许的60到80摄氏度工作区间,每平方米散热面排掉的热量只有几百瓦。
具体到数字,文勇刚团队测算,在40至50摄氏度下,每平方米散热板只能排出约400至500瓦,一个10千瓦的计算节点需要约25平方米散热面积。 这还只是一台8卡H100服务器的量级。目前在轨的算力星,单星功耗大多停留在几百瓦到一两千瓦,连地面半个机柜都不到。第一财经星动无极
SpaceX公布的AI1卫星,单星功率150千瓦。它展开后翼展70米,配110平方米液冷辐射器,双面辐射能力约1400瓦/平方米,刚好把峰值热量排掉。 按这个效率,1吉瓦需要约71万平方米散热板,也就是0.7平方公里;按行业常用的880瓦/平方米估算,则要1.1平方公里;若按40至50摄氏度、每平方米500瓦的保守口径,面积会涨到2平方公里。 所以“1吉瓦要多大”没有唯一答案,大致在0.7到2.5平方公里之间,差别来自温度、发射率和是否双面辐射。百度风投36氪
温度是这里最关键的变量。辐射功率随绝对温度的四次方增长,把芯片跑得越热,散热板就能做得越小。代价是GPU和HBM在85摄氏度以上长期运行,故障率会明显上升。太空散热的第一道选择题,不是板子够不够大,而是芯片能不能长期扛住这个温度。
散热板本身也不便宜。按商业化量产口径,纯散热硬件约60亿美元/GW,是地面机房冷却系统33亿美元/GW的近两倍。海豚投研
更贵的是把它送上去:按猎鹰9号现在的价格,1吉瓦散热板的运费约230亿美元;即使星舰把发射价打到每公斤200美元,以2026年80瓦/公斤的散热器比功率计算,运费仍要25亿美元,等2032年做到195瓦/公斤才可能降到10亿美元。36氪
把整座数据中心算进去,地面1吉瓦的建设成本约500亿美元,其中一半以上是GPU。 太空方案目前的总拥有成本是地面的3到5倍。谷歌的估算更具体:按现在的发射价格,1千瓦太空算力每年要14700美元,地面只要570到3000美元。 按这个口径,太空成本至少是地面的5倍。硅谷101日经中文网
这也是为什么,今天真正在轨跑的,大多是小功率验证。谷歌10月1日发射的原型星带了4颗TPU,最高供电约1千瓦,受供电和散热限制,每次只能启动1颗,运行约20分钟。 SpaceX计划中的AI1是另一个量级,但1吉瓦仍需要约1万颗卫星、100次星舰发射。 中国的“星云星座”和“三体计算星座”现阶段更多落在“天数天算”:让卫星先处理遥感数据,把结果传回地面,解决的是星地带宽不够、大量遥感数据传不回地面的问题,而不是把1吉瓦训练集群搬上去。机器之心百度风投星动无极
StarCloud给出的经济性门槛是发射成本降到每公斤500美元以下。 谷歌论文用的则是每公斤200美元。而今天猎鹰9号的入轨成本,仍是这个门槛的数倍。在这条曲线降下来之前,太空算力更像一个位置很好的边缘机房,而不是地面数据中心的替代品。36氪