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Google 在近地轨道卫星上启动数据中心级 TPU,Gemma 4 回传「Hello World」太空俳句
11 月 3 日,宣布:Google Research 的 Project Suncatcher 已在一颗原型卫星上启动数据中心级 TPU(Tensor Processing Unit,张量处理器),并在近地轨道运行开放模型 Gemma 4。作为「Hello World」测试,地面工程师请 Gemma 4 写一首关于身处太空的俳句;卫星飞越挪威 Svalbard(斯瓦尔巴)上空时,将回应下行传回。帖文同时说明,这颗卫星与 Planet 合作建造,运行在约 1kW 的太阳能功率预算下,团队正在测试 TPU 在太空中的散热与抗辐射表现。
中称,这是数据中心级 TPU 在轨道上首次给出 AI 回应。这一进展与「首次」的表述均出自 Google 一方公布的口径。
飞越斯瓦尔巴上空时,卫星回传了三行诗
这颗原型卫星于 10 月 1 日搭乘 SpaceX 的 Transporter-18 拼车任务升空。,发射窗口于当天上午 11:15(太平洋时间)在加州范登堡开启,升空顺利,全部载荷在下午 1 点前部署完毕。Google 在中写道:「我们的团队已确认与卫星取得联系,它正按预期运行。」CNBC 称这篇博文出自 Project Suncatcher 高级总监 Travis Beals。
随后的几周用在轨调试完成一整套检查:给主机和 TPU 托盘上电,并成功运行早期机器学习测试。10 月 30 日,Google Research 发文宣布已在本周达成「Hello World」里程碑:在一次地面站过境期间,团队把第一条 prompt(提示词)上传给星载的 Gemma 4,请它生成一首关于身处太空的俳句。卫星掠过挪威 Svalbard 时,下行传回的三行诗确认了这次成功:
Blue marble below Data streams in silent grace Starlight feeds my core. ✨
(中文大意:脚下是蓝色星球,数据流在寂静中流淌,星光喂养我的核心。)
Google 补充说,在这首诗之后,团队还让模型写了几首太空主题的五行打油诗(limerick),并用遥测类 prompt 检查载荷系统的技术状态。
去轨道的理由:8 倍发电能力与近乎不断的日照
Suncatcher 是 Google 在 2025 年 11 月 4 日公布的长期研究「登月计划」:用搭载 TPU、以太阳能供电的互联卫星星座,探索把机器学习算力搬进太空。理由写在里——在合适的轨道上,太阳电池板的发电能力最高可达地面的 8 倍,且近乎连续供电,可以减少对星载电池的依赖;计划中的星座运行在晨昏太阳同步轨道,几乎全天接受日照。
Transporter-18 搭载的是一批 Planet 卫星,其中一颗就是装着 Google TPU 的太阳能供电原型——CNBC 的报道与 Google 的博文共同确认了这层合作关系。研究背景已经发表在期刊 Joule 的同行评审论文中,Google 在发射当天链接了这篇论文。
真空里没有风冷,TPU 先在地面补了两门课
真正要验证的是硬件。TPU 在地面数据中心靠风冷或水冷带走热量,但,真空中没有空气对流,热量只能经辐射器以红外辐射的方式散出。Google 的方案是热管加辐射器组合,此前已在模拟太空热与真空环境的热真空罐中测试过。
辐射这门课已经先在地面考过一次。Google 在加州大学戴维斯分校的 Crocker 核实验室,用 67 MeV 质子束照射正在运行 AI 工作负载的 Trillium(第六代 Cloud TPU v6e)芯片:HBM(高带宽内存)是最敏感的部件,累计剂量达到 2 krad(Si) 后开始出现异常——这已接近屏蔽条件下五年任务剂量 750 rad(Si) 的三倍;而在单芯片最高 15 krad(Si) 的测试剂量内,没有出现可归因于总电离剂量的硬失效。发射段同样严苛:约 10 分钟的火箭飞行中,整星要承受最高 10 g 的持续加速度,TPU 这类单部件可能承受 50~100 g。
Google 在 10 月 30 日的更新中明确,接下来的一系列测试就是评估 TPU 在轨道上如何应对热应力与辐射暴露。
2027 年的双星激光实验:把数据中心连成星座
如果原型星的测试数据合格,下一个里程碑是 2027 年发射两颗互相连接的卫星,验证星间激光链路。Google 设想的星座里,每颗卫星要与近邻保持极近距离,用激光在短距离上跑出每秒数十 Tbps 的带宽;团队在台架演示中用一对收发器实现了单向 800 Gbps、合计 1.6 Tbps 的传输。研究博文给出过一个示例构型:81 颗卫星、簇平均轨道高度 650 km、簇半径 1 km,相邻卫星间距在 100~200 米之间振荡。Google 在中形容这种精度:好比两个都在移动的点,要从数英里外命中一枚硬币大小的目标。
发射成本方面,Google 在 2025 年 11 月的研究博文中分析:如果发射价格延续历史学习率、在 2030 年代中期降到每公斤不到 200 美元,那么按每千瓦·年计算,太空数据中心的发射与运营成本将与同规模地面数据中心的能源成本大致相当——这是 Google 自己的分析,不是行业共识。
赛道上不止 Google 一家,怀疑声也在
CNBC 报道,SpaceX 也宣布计划建造并发射自己的轨道数据中心:在华盛顿州 Redmond 开发搭载 GPU 的卫星群,并计划与 Tesla 合作生产太阳能阵列。Musk 今年早些时候表示,太空数据中心会是最便宜的 AI 训练方式,「两年内、最迟三年内就会成真」;SpaceX 首席运营官 Gwynne Shotwell 九月说,公司将在 2027 年部署「太空超级计算」。同一篇报道也引述业内专家的判断:太空数据中心即便可行也仍然遥远——发射运力受限且昂贵,散热、抗辐射芯片与轨道碎片都是未解的问题。
对 Suncatcher 来说,眼下待解的问题足够具体:这颗约 1kW 的原型星能否在真空与辐射环境里长期稳定地驱动 TPU,要看卫星后续传回的热学与辐射测试数据。