運算新時代！AI資料中心上太空，無限取用太陽能，可解缺電問題？

《華爾街日報》報導，將資料中心設置在太空，不只能解決電力需求，還能為數據管理提供一個永續的解決方案，「從現在到2050年，太空資料中心可以產生數十億歐元的效益。」

資料中心為AI模型提供計算能力，但也消耗大量的能源和水，例如，ChatGPT和類似AI應用的快速興起，讓科技巨頭爭相興建許多資料中心，這也引發對環境影響的擔憂。

由泰雷斯航太公司所導的「歐洲淨零排碳與資訊主權先進太空雲」（ASCEND）研究計畫，為期一年多，耗資200多萬歐元，發現太空資料中心能利用大氣層外的「無限」太陽能，並為2050碳中和目標做出巨大貢獻。

「ASCEND的研究結果證實，太空資料中心將改變歐洲的數位格局，提供一種更環保和自主的數據託管方案，」泰雷斯航太公司執行長瓦洛吉（Christophe Valorge）說。

根據國際能源署（IEA）的數據，全球資料中心的用電量，將在2026年超過1000兆瓦時（TWh），幾乎等同於全日本的用電量。

不過，為了更有效減少二氧化碳排，還需要研發出比現有碳排少十倍的發射台才可行。

ASCEND的目標是在2036年，部署具備共10千瓩（MW）裝置容量的13座太空資料中心，以開啟雲端服務的商業化。

而且，ASCEND也不是唯一一個研究數據中心設置地點的計畫。根據《CNBC》報導，微軟也正與舊金山的航太公司Loft Orbital合作，探索在太空中執行AI計算的可能性。

一位微軟發言人指出，這項創新對數據的「永續管理」奠定重要的基礎。

不過，太空中心的電力，真的能藉由太陽能無限供應嗎？

國立中央大學資訊工程系教授張貴雲向《遠見》指出，太空資料中心在低地球軌道運行時，約1／3的時間無法進行太陽能發電。

「以國際太空站為例，每90分鐘繞行地球一圈，大約35分鐘處於日蝕狀態，這個時候，太空站就必須依靠電池運作，如果是在非日蝕狀態，旋轉控制太陽能板，就能追蹤太陽。」

張貴雲說，太陽能板體積大又重，火箭運載成本也很昂貴，如果要實現商業上可行的資料中心，其太陽能發電系統必須在架構、材料和結構上有所革新，使其擁有高功率與質量比，並能經濟有效地在太空中進行部署，同時，太陽能板和電池也必須能承受嚴酷的太空環境。

此外，氣壓和溫度也是一大挑戰。

張貴雲指出，現行的資料中心，是在一大氣壓下，恆溫控制的環境中，以冷卻系統對其伺服器進行降溫，而太空中氣壓低，而且日蝕狀態與非日食狀態溫差相當大（太空資料中心每繞行地球一圈，日食與非日食狀態就會交替出現），若要維持上述恆溫恆壓的環境，太空資料中心要具備加壓與環境溫控設施。

如果不進行溫控，雖然日蝕狀態環境溫度低，有助於伺服器的降溫，但也有可能會造成伺服器低於工作溫度的風險。

「目前，資料中心伺服器常用的冷卻系統，有氣冷、液冷和氣液轉換等設計，但都應用於低溫環境，由於太空中對流困難，太空中伺服器冷卻系統的設計也要面臨不同的挑戰，」張貴雲表示。

還有另一個考量因素，就是空間議題。

張貴雲提到，不管是國際太空站（由多個太空艙連結而成，每個太空艙長度小於15米，直徑小於5米），或是大型衛星，其內部可用空間皆不足，以滿足現行商業資料中心的空間需求，尤其是太空裝置為應付單粒子效應常有備用設計，使得空間需求將更加嚴苛。

那麼，台灣有發展太空資料中心的潛力嗎？

「不管是發電所需的太陽能板、處理資料的伺服器、還是伺服器的冷卻散熱系統，台灣都有充足完整且具競爭力的供應鏈，」張貴雲說：「要進軍太空產業，台灣廠商應注意在近地軌道溫和的輻射環境中，太空裝置如何運行，其元件與次系統可依據任務需求，來權衡是否採用商用現成（COTS）產品。」

也就是說，除了發展太空規格產品，台灣的廠商也可朝商用現成產品發展，太空規格產品要通過一系列嚴謹的環境與功能測試，商用現成產品的要求則相對低。

舉例來說，太空規格的合格零件，必須通過-55°C到125°C的生存溫度測試，而商用現成零件的要求，只有-40°C到85°C。

張貴雲指出，現行資料中心為解決面臨的資安風險，包括核心系統情資外洩，造成業務影響、客戶機密情資外洩等，通常會定期執行威脅與漏洞檢查作業，並執行潛在漏洞的評估與緩解，以符合安全認證的規定。

而太空資料中心，除面臨現行資料中心的資安風險，還有其他風險來源，例如：設計不良或有惡意企圖的太空裝置，以及高風險國家或地區的地面裝置。

「這些裝置可能對太空資料中心造成實體破壞，例如，來自太空裝置或碎片的碰撞，為解決碰撞議題，目前已催生追蹤軌道上的太空裝置，以及碎片的太空狀態意識系統，在不久的將來，可能有機會產生太空交通管理制度。」

「至於高風險區域的惡意地面裝置，可發送過強訊號或能量破壞太空資料中心的通訊設備，或是重要的次系統。」

除此之外，太空數據中心的地面接收站其設置地點應審慎選擇，避開高風險區域，以降低資料被篡改丟棄的可能性。

張貴雲還說，數據中心各項元件的採購應注意其來源，謹防攻應鏈攻擊，歐美各國已積極制定相關的法案，「如何從管理面、技術面甚至制度面解決這些議題，也是將來努力的重點。」

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