想象一下，如果一家公司能够成为新兴太空经济的铁路、电力公司和云计算服务提供商。这种潜力激发了对SpaceX期待已久的首次公开募股的兴奋。投资者不再只是押注火箭，他们正在押注整个轨道生态系统。在这股热情浪潮中，最雄心勃勃且挑战重重的想法之一是听起来几乎像科幻小说的事情：轨道数据中心。SpaceX可能是最知名的寻求建造这些中心的公司，但并不是唯一的。逻辑是诱人的：将数据中心发射到轨道，在那里太阳能丰富，土地、水和当地电网不再是制约因素。随着人工智能推动计算需求的爆炸，许多公司将轨道数据中心作为逃避地球上日益增长的环境和基础设施压力的方式。数据中心通常还面临来自公众的反对，因这些中心位于他们的社区。然而，发射卫星和在轨道上运营工业规模的计算基础设施之间有着巨大的不同。太空是无情的。辐射损坏电子设备。电子设备产生巨大的热量，而在太空中散热令人意外地困难。维修费用极高，而每磅发射到轨道上的成本仍然相当可观。我们是研究数据中心设计和空间系统工程的工程教授。建设一个基于太空的数据中心需要从两方面进行考虑。首先，考虑一下地球上数据中心的内容，像你或许已经开始在各处看到的那些。这些设施为云计算、视频流媒体、在线银行、科学计算，日益增加的人工智能提供动力。但数据中心远不只是满是服务器的房间。数据中心需要几样东西才能可靠地运行。首先是电力。服务器、网络设备和存储设备消耗大量电力，而随着人工智能的发展，电力需求迅速增长。其次是冷却。几乎所有服务器消耗的电力最终都会变成热量。如果这些热量没有迅速可靠地被移除，设备性能会下降，故障会增加，数据中心可能会关闭。冷却系统通常包括空气处理单元、冷却器、冷却塔、泵以及日益增多的液体冷却设备。在许多设施中，冷却是继计算设备后最大的能源消耗者。第三是物理基础设施，包括必要的土地、建筑物、结构支撑、备用电源、水系统、通信网络和维护通道。数据中心还需要靠近用户和网络骨干，以提供快速的数字服务。简而言之，地球上的数据中心是围绕计算硬件构建的大型电气和热力基础设施系统。那么，在太空中建造这些数据中心需要什么，为什么公司认为这个可能性是一个有趣的商业提案？与地球一样，这些数据中心将需要大量电力。在太空中，这种电力将来自太阳能电池板。阳光在太空中是永远闪耀的，无法被云层阻挡。然而，取决于太阳能电池板的轨道，地球可能会在轨道的某一部分遮挡它们。即便是今天最好的太阳能电池，转化率也仅能将约一半的阳光转为电力。太空中还有另一个潜在的优势是冷却。太空的冷背景（接近零下455华氏度，或零下270摄氏度）创造了一个机会：数据中心的废热可以通过散热器释放到太空中，从而保持电子设备的凉爽。从理论上讲，这种设计可以消除一些地球上使用的笨重和水密集型冷却基础设施。然而，这些热辐射器需要大量的表面面积，这将是太阳能电池板所需面积的附加要求。在太空中，没有空气可以吹过热设备，并帮助热量逃逸。热量必须以红外辐射的形式离开，这是一个相对缓慢的过程。因此，移除10兆瓦的废热可能需要的散热表面面积相当于两个足球场的大小。基于太空的数据中心还可以避免在地面建设大型数据中心时出现的某些地方冲突。许多社区因土地使用、能源和水资源需求以及噪音和环境影响而抵制新数据中心的发展。基于太空的系统将避免与当地土地和水资源的竞争，它不会以相同的方式对邻里产生噪音或需要地方的规划批准。然而，太空已经变得越来越拥挤，