最近的一些学和研究分享

一、背景

2025年12月底，中国已向国际电信联盟提交20万颗卫星申请。
2026年1月底，马斯克旗下SpaceX向美国联邦通信委员会(FCC)提交申请，计划发射100万颗卫星，打造太空AI数据中心。
2026年2月2日，SpaceX正式收购人工智能公司xAI，合并后新公司估值达1.25万亿美元，旨在打造太空数据中心以降低Al计算成本。

二、解决的问题
为何要建立太空数据中心？它相比地面数据中心解决了什么问题？
答案是：电、散热、空间、传输速度。
1、电
数据中心的耗电量非常惊心，来看看一些数据例子：
一座中型数据中心的耗电量相当于一个小县城，而像阿里张北、腾讯天津这样的超大型数据中心，年耗电量能突破10亿度。
美国目前已规划的大型数据中心项目总容量超过45吉瓦，2030年将超过200吉瓦，占美国总发电量的40%。
训练一次大型AI模型（如GPT-3）的耗电量可超过 100万千瓦时，相当于100个美国家庭一年的用电量。
部分大型数据中心（如超大规模园区）的单个园区功耗可达 100兆瓦以上，足够供应一座中小城市。
2022年，全球数据中心用电量约为 2400-3400亿度电，相当于 英国或法国全国一年的用电量。
所以如何获取电力成为了痛点。
SpaceX之所以计划将数据中心搬至太空，核心是看中了太空的天然优势：太阳能 24小时不间断供应，几乎无需考虑电费成本。从发电效率上来说，从太空获取太阳能，不受大气影响，发电效率可达地面太阳能的5倍（可延伸研究：太空光伏）。
2、散热
高性能计算（HPC）和AI服务器功率密度是普通服务器的数倍，单机柜功耗从传统的5-10千瓦提升到 30甚至100千瓦以上。服务器运转时会产生大量热量，温度超过35℃就可能宕机，所以散热挑战巨大。
在地面上，为维持设备在适宜温度（通常20-25°C）运行，需要空调、冷水机组、风扇等散热设施。冷却系统的电力消耗占数据中心整个电力消耗的30%-40%。炎热地区或低效数据中心的冷却能耗占比更高。
部分数据中心使用液体直接冷却服务器，比空气冷却效率高数百倍（可延伸研究：液冷服务器）。但可以看一个数据：某数据中心，一天的冷却用水量就达2万吨，相当于14万户家庭的日用水量，容易引发水资源问题。当未来算力需求成天文数字后，即会成为可持续性的问题。
而在太空，是处于真空环境中，不可用水或空气对流散热，热量能通过宇宙极寒辐射快速散掉。散热板不断调整姿态，一边通过朝阳面（最高150度）获取太阳能，一边朝背阳面（最低-184度）散热。
3、空间
马斯克曾公开表示，全球地面AI基建白热化，地球终将承载不了大模型所需算力，算力上天是必然选择。
在地面上对于建立大型数据中心的用地有条件限制，需要气温低、近水源、低电价等。找到合适的并能通过审批的地并不容易。而在太空建设数据中心，只需要发射卫星和设备，解决了空间的问题。
4、传输速度
SpaceX此次100万颗卫星星座的构想是，星座将在距地面500—2000公里的轨道范围内运行，轨道倾角30度，每个轨道层的高度跨度可达50公里，卫星之间采用激光通信。
数据在太空中以真空中光速（约30万公里/秒）传播，比在地面光纤中的速度快约50%。对于需要超远距离、点对点的数据传输，如果卫星星座的激光链路路由优化得好，理论上可以比绕行地面的复杂光纤网络路径更短、更快。
中国移动 研究院的“星载激光通信技术”，通过研发的激光通信设备，能让卫星之间的传输速率达到100Gbps，延迟比地面光纤还低——从太空传数据到北京，只需要0.03秒。对地传输方面，其正在研发的“6G天基通信网络”，让数据传输速率达到1Tbps，延迟控制在0.1秒以内，地面用户能像用5G一样，便捷地使用太空算力。（可延伸研究：卫星激光通信）

三、轨道资源
国际电信联盟对卫星轨道资源，有着“先到先得”的明确规则，谁先完成占位，谁就拥有优先使用权。
但地球低轨的承载能力有限，根据欧洲空间局的统计数据，低轨轨道目前的安全容量上限，大约在10万至17万颗之间。（延伸研究：恒星敏感器。低轨上的卫星越多，对于卫星碰撞安全的要求就越高。NASA的相关报告早已明确，当轨道上的物体数量超过20万个时，碰撞风险就会呈指数级增长。）
所以20万颗和100万颗，该数据的核心意义就是围绕太空轨道的“占位竞争”。先占位，垄断轨道资源，再推进。
这里需要提及的一个概念是“晨昏轨道”。
晨昏轨道是一种特殊的太阳同步轨道，轨道面与地球晨昏线始终近似重合，使卫星能持续获得7*24太阳能供给。如果卫星没在该轨道，由于地球自转和绕太阳公转，卫星部分时间就会处于背阳面，也就无法使用太阳能发电。（可延伸研究：太空固态电池）
晨昏轨道只有一个轨道面，无法满足大量算力卫星的布设，所以该轨道的卫星席位是极其稀缺和紧要的。另外，该轨道离地700-800公里这里的空间辐射较少，能延长设备寿命，同时远离空间站和其他卫星，能避免碰撞风险。
在该轨道的布局上，英伟达 投资的Starcloud公司计划构建5GW功率轨道数据中心，欧盟资助的ASCEND项目探索在晨昏轨道建设数据中心，而我国是926工程，即晨昏轨道巨型算力卫星星座项目（顺灏投资的北京轨道辰光）等。

四、意义
SpaceX计划今年实现“星舰”的完全可重复使用，使太空进入成本骤降99%，每磅有效载荷的成本可降至100美元以下。而太空数据中心解决了第二部分提到的地面数据中心在电、散热、空间和传输速度的问题。太空算力供给xAI使用，开发更先进的AI模型及AI服务。更强大的AI也会反哺提升航天器自主导航、星际任务规划、火箭回收控制等能力。因此，马斯克将SpaceX和xAI合并，形成了“火箭发射+太空算力+AI大模型”的闭环。
但这只是商业上的意义。更伟大的意义是，人类文明等级的上升。卡尔达舍夫等级通过掌握不同能量控制技术对文明等级进行划分。分为Ⅰ型（掌控行星能源）、Ⅱ型（收集恒星系统能量）和Ⅲ型（控制银河系能源）三个等级。
马斯克在做的事情，就是把人类文明等级往Ⅱ型推进，进一步收集和利用恒星（太阳）所具有的能量，为人类的发展和进步助力，最终实现SpaceX的目标：使人类成为跨星球的物种。
所以最重要的是收集和利用太阳能，是所有太空活动的能量基石。说通俗点就是光转电、光伏。2026年1月22日，马斯克在达沃斯论坛宣布，SpaceX与特斯拉 计划未来三年内建设200GW光伏产能（各自100GW），其中SpaceX的100GW将用于为太空AI卫星供能，并借助星舰降低发射成本，推动太空光伏规模化部署。
如此看重光伏，也是马克思近期走访考察中国光伏企业的原因。马斯克说国中国在光伏方面已经把美国远远抛在身后。中国光伏具有相当的产能和成熟的供应链，通过4月退税从9%将至0，通过欧洲市场SSI认证的筛选，通过马斯克太空战略的激活等，如此去弱留强，优胜劣汰，必将使行业有转机和新的动能。