轨道数据中心的政策考量

itif.org 关键要点伊莉斯·谢勒与伊丽莎白·桑切斯 | 2026年9月轨道数据中心可通过在太空中处理特定工作负载，补充地面基础设施，尤其是在轨道上生成数据的情况下。 其价值将取决于技术性能、生命周期经济性、市场需求以及一个不会阻碍测试和部署的监管环境。政策制定者应确保频谱资源充足，简化卫星牌照发放流程，明确网络安全要求，扩建和更新发射基础设施，并解决轨道可持续性问题。轨道数据中心的政策考量在轨处理数据可以减少下行链路需求，并提高对地球观测、遥感以及航天器自主等应用的服务响应能力。轨道数据中心更有可能补充而非取代地面数据中心，其近期潜力主要集中在专业化的基于太空的工作负载上。热管理、辐射、通信能力、有限维护、网络安全和发射成本仍然是重大的技术和经济限制因素。 引言目录信息技术与创新基金会 | 2026年9月第 2 页轨道计算近期最有力的机遇在于那些能从处理在太空中产生数据的工作负载中获益的应用。 这包括地球观测、遥感等。从更长远的时间尺度来看，机载或分布式计算以及航天器自主性也可能对某些月球和地月空间任务变得有用，尤其是在通信架构或操作需求倾向于本地处理的情况下。在这样的场景中，轨道计算可以减少带宽需求并提高操作响应能力，特别是在决策需要在轨道上而非在地面上做出时。要点概览. .................................................................................................................. 1 今天的轨道数据中心概念不应被视为近期替代地球上的4个数据中心的方案。 地球上的数据中心受益于成熟的供应链、更易于管理的地面云基础设施、更短的维修和升级周期以及更低的运营复杂性。相比之下，轨道系统必须在更恶劣的环境中运行，包括辐射暴露、热管理挑战、通信限制以及高昂的部署和更换成本。5如果计算能力能够克服当前的技术和经济障碍，那么核心政策考量将不再是轨道系统是否能够替代地面超大规模数据中心，而是它们是否能够足够有效地执行专业计算功能，从而证明其运营复杂性的合理性。轨道计算可以减少带宽需求，提高操作响应能力，尤其是在需要在轨道上而非地面做出决策的情况下。轨道数据中心是专门用于通过处理数据来支持计算功能的卫星。 这项新兴技术正随着空间数据量的增长、全球对计算能力需求的提升以及商业航天能力的进步而受到越来越多的关注。随着空间经济的持续增长以及更多数字服务依赖基于太空的基础设施，轨道计算可能对特定的基于太空的工作负载变得有用。目前，政府评估、技术研究和行业可行性研究正在探讨是否可以将选定的计算功能置于轨道上以用于特定应用，尽管仍然存在重大的工程和经济问题。 轨道数据中心最终可能在特定用例中补充地面基础设施。信息技术与创新基金会 | 2026年9月为什么轨道数据中心正变得日益重要第 3 页轨道计算的优点私营部门的研究强化了这一兴趣。 谷歌的“阳光捕捉”项目是一项探索性举措，旨在研究利用太阳能卫星星座、专用处理器和自由空间光通信在太空中扩展机器学习计算能力的可行性。11 泰利斯阿莱尼亚太空公司的ASCEND项目同样将太空数据中心视为一个可行性问题，表明轨道计算已成为结构化技术和商业研究的主题。12因此，轨道数据中心应被视为数字基础设施的一种补充层级，而非对地面系统的全面替代。 公共政策应专注于确保现有的监管框架允许市场识别和发展那些轨道计算能提供真正比较优势的应用，这将使轨道系统成为更广泛数字基础设施生态系统中有意义的补充。对计算密集型服务的需求与商业航天能力的提升同步增长，正引发对轨道数据中心的兴趣。 政府问责署（GAO）2026年4月的“科学与技术聚焦”将基于太空的数据中心描述为“用于存放人工智能和其他计算需求的数据处理和存储系统的卫星”，可能减少对地面数据中心所需的土地、电力和水资源。在反对扩大地面数据中心设施建设的大背景下，这种描述有助于解释为什么该概念现在正获得政策关注，尽管其底层技术仍处于早期阶段。轨道计算最有可能的近期应用场景是针对特定任务的现场数据处理。 当数据在轨生成和处理，且仅将其中一小部分传回地球时，轨道数据中心可以减少传输数据量，并在某些任务中提升（效率/能力）。这一逻辑对于地球观测、远程操作响应、遥感、航天器自主以及其他原生航天任务尤其适用。轨道数据中心最终可能在特定用例中补充地面基础设施，但其近期重要性将取决于技术及经济约束是否能在可接受的成本内得到管理。 政策制定者的作用是创造一个监管环境，以最大限度地减少测试和部署这项新技术的非必要障碍。一旦这些监管障碍减少，评估轨道数据中心的真实价值将更容易。更广泛的相关性在于，轨道计算在成为与地面云具有竞争力之前，可能先成为特定工作负载的有用数字基础设施层。 13 一种适用于特定任务类型的基于太空的架构，可能仍然对通用计算而言是不经济的。特别是在延迟、维护、更换和规模经济持续青睐地面设施的情况下。因此，当前的证据支持审慎的关注，而非过高的期望。 信息技术与创新基金会 | 2026年9月第 4 页轨道数据中心的技术与经济挑战辐射是轨道数据中心面临的另一项工程挑战。 根据轨道的不同，防护措施、组件选择和任务持续时间，暴露于电离辐射和高能粒子会增加故障风险，降低组件性能，并缩短硬件寿命。辐射硬化和其他缓解技术可以提高硬件的抗辐射能力，延长其使用寿命。出于政策目的，关键启示在于，应逐个用例评估轨道数据中心，而不是将其视为一个单一整合的市场。 如果监管合规成本被最小化且在各个用例中平等，那么每个用例的实际成本将仅限于技术本身，这有助于明确哪些用例真正受益于轨道计算。通过透明化的合规要求和简化的许可程序，可以降低监管成本，正如本报告后面详细讨论的那样。热管理是最大的工程制约因素。 计算设备产生大量废热，必须将其移除以维持可接受的运行温度。地面数据中心可以通过空气和液体冷却系统来管理这种热量，最终将废热转移到周围环境中。在太空的真空环境中，航天器无法通过对流将热量排放到周围环境，必须通过热辐射来内部排放废热。这一工程挑战涉及散热器面积、航天器设计、质量和功率密度之间的权衡，这些因素可能限制系统规模和性能。即使轨道系统可以获得大量太阳能，散热仍可能成为主要的工程设计制约因素。轨道数据中心面临重大的工程和经济限制。 现有的技术研究表明，辐射暴露、热管理、通信能力、维护有限、网络安全和系统弹性是其在设计和运营中反复出现的挑战。一种相关但更具偶然性的可能性是，轨道系统可以在特定应用中减轻某些特定地点的地面基础设施压力。 GAO指出，太空数据中心可以减少地球数据中心的整体土地、电力和水资源需求，而谷歌的“捕光者”项目同样将太空计算框定为能够减轻对地面资源压力的一种方式。围绕轨道计算的优势将因具体任务和任务类型而异； 政策应当反映这些差异