2022年，欧盟计划将数据中心送入太空的消息引起了广泛关注（点击查看文章），两年过去，太空数据中心计划进展如何，太空计算又有哪些技术突破，本期文章跟进这一领域最新动态。

太空数据中心计划

欧盟的太空数据中心计划名为ASCEND（欧洲净零排放和数据主权的先进空间云），是欧盟“地平线”绿色转型战略的一部分，计划提出将数据中心迁移到太空，实现净零排放。

由于航天器发射成本的降低和地面能源成本的增加，这个设想具有一定合理性，但还面临太空计算性能与设备可靠性等问题。欧盟委员会将该计划的可行性研究工作交给泰雷兹阿莱尼亚航天公司（Thales Alenia Space，以下简称TAS公司），由该公司组织团队评估太空数据中心是否能够降低碳排放，并做出建设方案。

项目团队由包括环境（Carbone 4，VITO）、云计算（Orange，CloudFerro，惠普公司）、运载火箭（阿丽亚娜公司）和轨道系统（德国航空航天中心DLR，空客公司）的多领域专业公司组成。

新闻稿称，这是一项具备经济可行性的项目，到2050年，投资回报有望达到数十亿欧元。

首先，太空数据中心不需要用水来冷却，并且使用太阳能作为能源，因此项目在运营过程中是清洁绿色的。

其次，为了实现全生命周期的减碳效果，ASCEND提出开发一种在整个生命周期内排放量减少十倍的“生态”发射器，欧洲火箭公司阿丽亚娜目前正在开展这方面的研发工作，首枚生态发射器将于2035年准备就绪。

在建设计划方面，项目提出可以在2036年左右部署13个空间数据中心模块，每个模块都具备独立服务能力，总容量达到10兆瓦。最终目标是到2050年部署1300个模块，总计实现1000兆瓦的数据中心容量（相当于一个大型地面数据中心）。

TAS公司首席技术官Christophe Valorge表示，“ASCEND研究结果证实，在太空部署数据中心可以改变欧洲的数字格局，为托管和处理数据提供更环保和更具主权的解决方案。”

新闻稿没有透露更多的细节，不过确定的是将数据中心送上太空还需要持续的技术研发，很多企业正在攻克这些难题。

太空计算机

为了抵御太空中的辐射环境，宇航级计算机不得不采用特殊设计，性能远远落后于地面产品。惠普公司（HPE）与美国宇航局合作，将HPE商用现货服务器经过软硬件强化设计后，送入国际空间站执行计算任务。截至目前已有三代HPE星载计算机（Spaceborne Computer, SBC）分别于2017/2021/2024年成功发射。

2017年发射的星载计算机-1号使用HPE Apollo 40服务器，除了硬件加固之外还内置了故障检测和自我保护技术。星载计算机-1号在轨经历了一年的全天运行测试，验证了太空环境适应性设计的可靠性。

2021年发射的星载计算机-2号使用HPE Edgeline EL4000和HPE ProLiant DL360 Gen10服务器，计算速度提升一倍，并且配备图形处理单元（GPU），首次在空间站中使用边缘计算和AI技术来实时处理数据。

星载计算机-2号成功完成了24项研究实验任务，包括图像处理、医学分析、3D打印、5G通信等。以DNA序列检测为例，以往1.8GB的原始DNA序列数据平均需要12.2小时才能下载到地球进行初始处理。借助星载计算机，空间站上的研究人员仅用6分钟就能完成相同的数据处理工作，并且将结果压缩到92KB，在两秒内发送到地球，全流程任务速度提高了两万倍。

2024年8月，美国咨询公司博思艾伦宣布在星载计算机-2号上成功部署了一个生成式人工智能大型语言模型，帮助宇航员处理询问和解决问题。

该公司太空应用首席人工智能解决方案架构师表示，"如果宇航员能够向说明书提问，并得到相关的快速回复，就能增强他们的工作能力，从而加快解决问题的速度。"

国际空间站上的星载计算机-2号 图片来源：HPE

星载计算机-3号已于2024年1月30日成功发射，仍基于HPE Edgeline和ProLiant服务器打造，新添加了超130TB的铠侠（KIOXIA）闪存存储，将能够处理更大的数据集，加速形成科学成果。

可以看到，空间站中的星载计算机能力越来越强，未来有可能成为太空数据中心的一部分。

太空计算服务

星载计算机为太空数据中心提供了硬件平台，地面云计算巨头亚马逊与微软也纷纷将计算服务送上太空。

2020年，微软发布了「云上太空」服务（Azure Space），提供多轨道、多波段、多供应商、有云计算能力的全面的卫星连接解决方案。亚马逊云也成立了太空业务部门（AWS Aerospace & Satellite），提出利用先进的云技术实现太空任务的转型。

尽管目前太空中还没有足够强大的计算设备可以支持完整的云，但借助高性能星载计算平台，基于云的应用程序已经可以部署在卫星和空间站上，实现与地面物联网（IoT）类似的边缘计算功能。

2021年，亚马逊云与卫星公司D-Orbit和边缘计算Unibap合作，将一套AWS物联网云解决方案（AWS IoT Greengrass）部署在星载计算载荷上，用以实时分析遥感卫星图像，并通过云将分析结果直接提供给决策者。

此外，AWS也在国际空间站上集成了边缘计算盒子（AWS Snowcone），将地面边缘计算技术送上太空。

国际空间站上的AWS Snowcone边缘计算盒子 图片来源：网络

2022年，微软发布了一款太空应用程序工具包（Azure Orbital Space SDK），能够部署在太空计算设备上，提供安全的托管平台和应用程序套件，以在轨创建、部署和操作应用程序。工具包中提供了一组模板、示例和文档，使空间开发人员可以轻松启动和运行常见任务的应用程序模板（例如遥感图像处理）；还有一个“虚拟测试工具”，允许开发人员在地面上测试他们的应用程序。

太空应用程序工具包已经应用于多个在轨验证项目。2024年3月4日，Loft Orbital公司与微软合作的试验平台YAM-6成功发射，该卫星基于SDK平台支持第三方应用程序，客户可以利用卫星的各种功能，包括摄像头、星载处理和星间链路。

3月24日，泰雷兹阿莱尼亚航天公司与微软合作开发的IMAGIN-e（ISS Mounted Accessible Global Imaging N od-e）有效载荷抵达国际空间站，它将高性能边缘计算硬件、SDK平台、可见光与高光谱传感器结合，演示和验证多种遥感应用的在轨计算技术，包括图像处理以及多传感器融合算法等。

随着计算硬件性能的提升，航天器计算能力会得到进一步释放，数量众多的卫星不仅能够成为高效的边缘计算节点，也可以成为更大的云计算体系的一部分。

图片来源：BAE

太空计算基础设施

上述公司在硬件平台、云计算框架、智能算法方面分别进行布局，共同推动了太空计算基础设施建设。

另一家科技巨头IBM涉猎更加广泛，与NASA、HPE、Red Hat、Sierra Space、Enduro Sat等公司开展战略合作，提供多种天基计算设备与服务。包括：

算法解决方案：IBM与惠普、国际空间站实验室、NASA以及加州大学圣克鲁兹分校联合合作，为国际空间站上的 DNA测序任务提供了定制的边缘计算解决方案。

太空边缘计算载荷：IBM与卫星公司Enduro Sat合作，为全球的开发人员和学生提供一种快速简便的方法来处理太空数据，IBM的地球观测和在轨边缘计算有效载荷已集成在Enduro Sat的软件定义纳卫星上于2022年发射。

太空软件平台：IBM与商业航天公司Sierra Space计划共同致力于在Sierra Space的一系列太空飞行器和基础设施中推动下一代太空技术和软件平台应用。包括航天器管理平台以及太空云服务等。

AI太空数据应用：IBM和NASA在大模型生态社区Hugging Face上开源了最大的地理空间AI基础模型，以加快卫星图像的分析速度。

将数据中心搬上太空并非异想天开，席卷地面的智能化浪潮正在突破地心引力的限制，未来，计算能力将释放卫星和其他航天器的更大潜力，开启太空资源利用的新篇章。

在这个充满挑战的时代，星测未来致力于卫星智能化，利用前沿AI科技，结合商业航天需求，我们希望助力天基算力基础设施建设，为天基应用提供无限可能。