谷歌即将首次把自研AI芯片送入低地球轨道，探索将AI算力从地面数据中心延伸至太空。
下周，一颗由谷歌与卫星成像公司Planet联合研制的实验卫星，将搭乘SpaceX的Transporter-18拼车任务发射升空。卫星搭载4颗谷歌自研Trillium TPU芯片，将在轨运行谷歌Gemini模型，并接收、回答来自地面的指令。
这是谷歌“日晷捕手”（Project Suncatcher）项目的首次在轨测试。谷歌的长期目标，是在地球轨道上部署由多颗卫星组成的AI计算集群，以获得更充足的太阳能，并缓解地面数据中心面临的电力和土地约束。
不过，这次任务仍属于早期技术验证。谷歌研究高级副总裁James Manyika表示，当前阶段重点是验证芯片和相关硬件能否经受发射、辐射和太空热环境，而非立即推出商业化系统。更现实的问题是，在太空运行AI芯片，目前连散热都尚未完全解决——卫星每次全功率运行约15分钟，就必须停机降温。
推动谷歌探索太空数据中心的核心原因之一，是AI基础设施不断增长的能源需求。随着数据中心持续扩张，电力供应、土地和电网容量都面临越来越大的约束，而近地轨道能够获得更充足的太阳能，理论发电量最高可达到地面的8倍。
这一构想最早由谷歌副总裁Blaise Agüera y Arcas提出。三年前，他在一次讨论AI能源瓶颈的闭门会议上形成这一设想，随后向首席执行官Sundar Pichai和联合创始人Sergey Brin汇报，项目获得支持并启动。
谷歌测算认为，随着火箭发射成本持续下降，到2030年代中期，在太空运行数据中心的综合成本有望接近地面数据中心。但要实现这一目标，首先必须解决芯片在轨运行的基本工程问题。
第一关是发射冲击。火箭升空过程中，卫星需要承受约10倍重力加速度，内部芯片组件承受的冲击力甚至可能达到50至100倍重力加速度。谷歌团队对卫星进行了全三轴剧烈振动测试，测试结束后固定螺丝均未发生松动。
第二关是太空辐射。走出大气层保护后，宇宙射线和高能粒子可能穿透电子元件，引发计算错误。谷歌将Trillium TPU送至加州大学戴维斯分校的Crocker核实验室，利用质子束轰击芯片，在运行AI工作负载的同时模拟5年轨道任务的累计辐射剂量。测试显示，芯片能够承受这一剂量，出现计算错误后可通过系统重启恢复。
第三关也是目前最棘手的散热问题。真空环境中没有空气对流，芯片产生的热量只能依靠传导和辐射排出。谷歌设计了纯传导式散热结构，将热量传至金属层，再由辐射板向真空排热。
但这一方案仍限制了芯片的持续运行能力：卫星每次只能全功率运行约15分钟，随后必须停机降温。对于需要持续处理AI任务的数据中心而言，这意味着热管理仍是规模化部署必须解决的关键环节。
此次发射的实验卫星体积约相当于一台家用冰箱，展开后的太阳能电池板仅提供约1千瓦电力，设计工作寿命为一年，最终将坠入大气层烧毁。相比完整的数据中心，它更像是一个用于验证关键技术的轨道测试平台。
谷歌的长期设想，是部署由多颗卫星组成的计算集群。目前的构想是让81颗卫星在约650公里高度、1公里半径范围内编队飞行，并通过超高带宽的星间激光链路共享算力和数据。
这对激光通信提出了新的要求。传统太空激光通信主要面向远距离数据传输，而谷歌设想的卫星需要在数公里距离内、高速相对运动的情况下保持精准对准。谷歌将这一难度比作“在高速运动中击中一枚移动的硬币”。
相关技术的首次在轨测试计划于2027年进行，届时谷歌将同时发射两颗卫星，验证卫星之间的激光组网能力。
谷歌并非唯一押注这一方向的公司。据The Next Web报道，英伟达支持的初创公司Starcloud已于去年11月将一颗搭载H100芯片的卫星送入轨道；SpaceX则计划最早于2027年底发射搭载英伟达芯片的首批Starmind AI卫星。
不过，太空AI基础设施距离规模化应用仍存在明显障碍。当前低地球轨道已追踪到约44870个物体，其中大部分为碎片，650公里附近的轨道空间尤为拥挤。与此同时，发射成本、在轨工程以及卫星规模化制造能力，都将影响这一概念能否从技术实验真正走向商业基础设施。
