谷歌启动太空AI革命：捕日者计划欲在轨道构建太阳能驱动数据中心

随着全球人工智能算力竞赛进入白热化阶段，能源消耗已成为制约技术发展的关键瓶颈。谷歌公司近日将视线投向宇宙深空，正式公布了一项名为“捕日者计划”的全新太空探索项目，旨在通过轨道数据中心彻底改变AI计算的能源模式。

这一宏伟蓝图的核心目标清晰而远大：在地球之外构建大规模、可持续的人工智能计算集群。谷歌计划部署一个由数百颗卫星组成的先进网络，每颗卫星都搭载高性能定制TPU芯片，直接利用太空中近乎无限的太阳能进行驱动，从而摆脱对传统电网的依赖。

规划显示，这些特制卫星将运行在能够最大化日照接收的特定轨道上。谷歌高层认为，随着SpaceX星舰等新一代可重复使用火箭技术成熟，发射成本正呈现断崖式下降，这使得太空数据中心从科幻构想步入经济可行领域。

这不仅是技术层面的突破尝试，更是关乎全球AI产业未来可持续性、运算效率与能源安全的战略布局。为了验证技术路径，谷歌已与知名卫星运营商Planet签署协议，定于2027年初执行首次原型卫星发射任务，两颗试验卫星将肩负起关键技术验证的使命。

SpaceX创始人埃隆·马斯克在社交媒体上对谷歌CEO桑达尔·皮查伊的公告迅速回应，称赞道：“这绝对是个革命性的构想！”

01 算力升维：为何AI基础设施必须迈向太空？

“捕日者计划”是对当代机器学习模型能耗爆炸式增长所做出的战略性回应。当今最先进的AI系统训练一次所消耗的电力，已相当于数百个家庭年度用电总量，这带来了巨大的运营成本与环境足迹。

谷歌提出的颠覆性解决方案，是将计算核心迁移至能源密度最高且最稳定的太空环境。在精心选择的太阳同步轨道上，太阳能板的能量收集效率可比地面提升八倍以上，并能实现接近24小时不间断发电，极大降低了能源存储的复杂性。

谷歌首席执行官皮查伊在技术博客中详细阐述：

我们的下一代TPU芯片即将开启太空之旅！

秉承谷歌从量子霸权到无人驾驶的“登月工程”传统，全新启动的“捕日者计划”正在探索一个激动人心的可能性：如何利用太空近乎无穷的太阳能资源（其理论潜能超过全球发电总量百万亿倍），构建下一代可扩展的轨道机器学习系统。

如同所有前沿探索，我们面临一系列复杂工程挑战。值得欣喜的是，前期实验室模拟显示，当我们在粒子加速器中模拟近地轨道辐射环境时，专为AI计算设计的Trillium TPU芯片展现出卓越的抗辐射特性，顺利通过各项极端测试。当然，热控制系统、在轨长期可靠性等关键技术难关仍需攻克。

随着2027年初与Planet合作发射原型卫星的节点临近，我们的技术团队正在全力冲刺。这仅是万里长征第一步，未来需要更多验证与突破。但能够引领这场太空计算创新浪潮，我们感到无比振奋！

02 太空数据中枢如何运作？详解系统工程奇迹

“捕日者计划”代表着航天工程与分布式计算的巅峰融合。该方案设计了一个由太阳能卫星组成的密集星座网络，这些卫星将部署在晨昏太阳同步的低地球轨道，确保每颗卫星获得接近持续的日光照射，成为一座座永动的“轨道发电站”。

动力学模型表明，即使卫星间距缩小至数百米量级，只需进行精密的姿态调整，就能维持整个星座在预设轨道上的长期稳定运行。

每颗卫星本质上都是一个微缩版AI数据中心，其核心搭载着谷歌定制开发的TPU计算单元。为了将这些分散的节点整合为统一的超级计算系统，谷歌计划采用自由空间激光通信技术实现星间高速互联。

与传统射频链路相比，激光通信能够实现每秒TB级的数据传输带宽，这是构建分布式太空计算集群的技术基石。为实现高精度激光对准，卫星必须在极近距离内进行编队飞行。谷歌的仿真系统已验证，在严格的控制算法下，密集编队飞行具有工程可行性。目前地面测试已实现1.6 Tbps的双向传输速率。

此外，太空辐射防护是另一大技术挑战。谷歌对其Trillium（v6e）TPU进行了全面的地面辐射测试，结果令人鼓舞。测试数据显示，在单芯片承受高达15 krad(Si) 的累积辐射剂量时，未出现因总电离剂量效应导致的硬件故障。尽管高带宽内存子系统在辐射剂量累积至2 krad(Si) 后开始出现软错误，但这已超过五年在轨任务预期辐射剂量的三倍，证明该芯片具备出色的空间环境适应性。

03 经济性分析：每公斤200美元发射成本成临界点

虽然轨道数据中心概念颇具未来感，但谷歌强调其经济可行性是整个计划的生命线。历史上，高昂的发射成本始终是太空商业化的重要壁垒。“捕日者计划”的财务模型建立在关键预测之上：太空发射成本必须实现数量级下降。

谷歌详细分析指出，要使天基数据中心的总体拥有成本与地面数据中心的能源支出达到平衡点，火箭发射成本必须降至每公斤200美元以下。这一目标定价不仅覆盖电力成本，还包含了地面设施在散热系统、土地租赁、硬件维护等方面的隐性开支。

图：花旗银行预测的火箭发射成本下降趋势曲线

谷歌相信，这一成本拐点有望在2035年前后实现。该预测并非空中楼阁，SpaceX正在研发的星舰系统目标就是将发射成本压缩至每公斤100美元，这与花旗研究等权威机构的预测趋势高度吻合，为谷歌的商业模式提供了坚实支撑。

这种经济层面的乐观预期是整个项目的基石。正如谷歌技术白皮书所言：“初步分析表明，太空机器学习计算的核心概念，并未受到基础物理规律或不可逾越的经济壁垒的阻碍。”如果发射成本持续走低，核心挑战将从“是否负担得起”转向“能否在工程上完美实现”。

04 竞赛启幕：谁将主导轨道计算新时代？

尽管谷歌的太空计划雄心勃勃，但它正进入一个快速发展的新兴赛道——轨道边缘计算。谷歌采取了分阶段推进的务实策略。第一阶段关键步骤是与卫星影像公司Planet合作，于2027年初发射两颗原型卫星。这次任务将全面测试TPU硬件与AI模型在真实太空环境中的性能表现，并验证光学星间链路在分布式机器学习任务中的实际效能。

谷歌并非唯一洞察轨道计算潜力的企业。这个新兴领域正吸引全球科技巨头的目光：微软持续深化其Azure Space平台战略，其中已包含轨道计算节点的完整构想；而亚马逊的“柯伊伯计划”也被曝正在研究为其卫星互联网星座赋予星载AI处理能力。

马斯克上周在社交平台上透露，SpaceX同样在推进类似目标，并指出其星链星座已为此奠定了网络基础。此外，初创企业Starcloud上周末成功发射了首颗测试卫星，该卫星搭载英伟达AI GPU，旨在开发自主的卫星数据中心网络。

所有这些动向都指向同一未来图景：数据处理与AI推理将日益向数据源头靠近——无论这个源头位于地球表面还是近地轨道。其背后的战略价值在于构建一个独立于地面基础设施的全球化、低延迟计算网络，为下一代AI应用提供前所未有的服务韧性与性能突破。

如果“捕日者计划”获得成功，它不仅将重塑人工智能的经济学模型，更将为人类数字文明开辟一个全新的基础设施疆域。