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谷歌启动太阳捕手计划,在太空中构建以太阳能驱动的AI超级数据中心

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图片来源:Pawel Czerwinski on Unsplash

谷歌周四(11月4日)公布了全新的“太阳捕手”计划(Project Suncatcher),设想将太阳能卫星、谷歌TPU、低轨卫星星座与自由空间光通信链路(Free-Space Optical Communication,FSO)相结合,旨在太空中构建可扩展的AI计算基础设施。这是谷歌继自动驾驶项目、量子计算机之后的又一项“登月计划”,再次挑战前沿的科学与工程难题。

谷歌智能范式资深总监Travis Beals解释,太阳是太阳系中最强大的能源,其能量输出超过全球总发电量的100万亿倍。在合适的轨道上,太阳能电池板的效率可比地面高出8倍,并能近乎持续发电,大幅减少对电池的依赖。因此,太空或许将成为扩展AI算力的最佳场所。

“太阳捕手”计划拟部署紧凑的太阳能卫星星座,每颗卫星搭载谷歌TPU,并通过FSO实现卫星间的高速互联。该架构不仅具备巨大的规模化潜力,还能最大限度降低对地球资源的消耗。

同日,谷歌发布了早期研究成果《Towards a future space-based, highly scalable AI infrastructure system design》。论文指出,为实现高带宽、低延迟的星间通信,卫星需以近距离编队飞行;研究以半径1公里、由81颗卫星组成的星群为例,演示了编队飞行的基本模型。

这些卫星计划部署在约650公里高的太阳同步轨道(Sun-Synchronous Orbit, SSO),并采用晨昏轨道配置,使整个星座几乎全程处于日照边界,从而长期维持太阳能供电,大幅降低电池重量与需求。

目前,Trillium TPU已完成辐射测试,在相当于五年任务寿命的总电离剂量下未出现永久性故障,并已完成比特翻转错误的特性分析;光通信方面,已实现双向合计1.6Tbps的传输能力。

此外,发射成本是整个系统成本的关键因素。研究团队的曲线分析显示,到2030年代中期,近地轨道(LEO)发射成本有望降至每公斤不超过200美元,使太空数据中心的成本有望接近地面数据中心的能源等效成本。

“太阳捕手”计划后续仍面临散热、高带宽地面通信与轨道可靠性等工程挑战。下一阶段将与Planet公司合作,于2027年前发射两颗原型卫星,测试TPU在轨运行表现,以及星间光链路是否适用于分布式机器学习。未来若构建吉瓦级星座,可能需要全新卫星设计,将太阳能采集、计算与散热深度整合,推动太空计算的下一步发展。