太空垃圾成为天基AI数据中心建设的主要挑战
据The Conversation报道，人工智能与云计算的快速发展带来了对计算能力的巨大需求，这种需求正对数据基础设施构成前所未有的压力，而这些设施的运行本身需要大量能源支持。例如，一个中型陆基数据中心的电力消耗，足以满足约1.65万户家庭的需求；若为超大规模数据中心，则其能耗甚至可比肩一座小型城市的总用电量。
近年来，科技行业巨头越来越重视构建天基人工智能基础设施，试图将其作为缓解地面能源负担的解决方案。在太空中，太阳能电池板可以持续、高效地获取太阳辐射。2025年11月4日，谷歌正式宣布“捕日者计划（Project Suncatcher）”，提出向近地轨道发射由81颗卫星组成的星座，用于构建新一代天基人工智能计算平台。这一星座的任务核心并非将电能送回地球，而是完成数据处理后将结果返回地面。
举例来说，当你向聊天机器人提问时，请求不会被发送到地面上某数据中心进行计算，而是直接传输至该卫星星座。在太空中，卫星的运算芯片完全依靠太阳能驱动，计算完成后将结果传输至用户设备。整个过程中产生的热量，也会直接散发至太空真空环境中。
但这一构想正面临一个日益严峻的问题——太空垃圾。
轨道碎片的数学危机
所谓太空垃圾，指的是地球轨道上所有非活跃的人造物体。它们不仅包括废弃卫星、火箭末级等较大物体，还包括微小碎片，如脱落的漆片、金属残片等。在近地轨道中，这些碎片以每小时约2.8万公里的速度运行，其撞击威力之大，足以让一颗蓝莓大小的碎片对航天器造成严重损害。
卫星解体事件以及反卫星武器的使用，已制造出大量碎片，而SpaceX的“星链”计划等商业卫星星座的快速发展，进一步加剧了这一问题。目前，“星链”系统已部署超过7500颗卫星。
尽管美国太空军利用地基雷达和光学望远镜追踪了4万多个直径大于垒球的轨道物体，但这只占所有潜在威胁体的极小部分。绝大多数微小碎片，由于体积过小，难以被现有系统准确探测和跟踪。
2025年11月，中国天宫空间站的三名航天员因飞船遭遇太空垃圾撞击，被迫推迟返回任务。2018年，国际空间站也曾发生类似撞击事件，当时引发美俄航天合作一度出现紧张。
高风险轨道中的“黄金位置”
谷歌“捕日者计划”选择部署在距离地球约650公里的太阳同步轨道。该轨道之所以被选中，是因为其具备持续获取太阳能的优势，可为卫星上的AI设备提供稳定能源。然而，正是这一位置，也使其面临极高的碰撞风险，成为近地轨道中最繁忙的区域之一。
随着在轨物体数量的持续增长和碎片的不断产生，近地轨道正逐步接近“凯斯勒综合征”所描述的临界点。一旦发生多连碰撞，产生的碎片将形成难以控制的连锁反应，最终可能导致轨道资源的彻底丧失。
“捕日者计划”的部署挑战
“捕日者计划”计划部署一个由81颗卫星组成的编队，它们将紧密排列在半径仅1公里的范围内，卫星间距不足200米。这种高密度部署是实现分布式AI计算的必要条件，通过将复杂任务拆解并分配至多颗卫星，可实现类似“分布式大脑”的协同运算。
谷歌已与一家航天企业合作，计划于2027年初发射两颗原型卫星，用于验证相关硬件技术。然而，如此紧凑的编队飞行在真空中并非易事。即使近地轨道的空气极其稀薄，但其仍会对卫星轨道产生影响，使其逐渐降低高度。
此外，太阳活动引发的带电粒子流和磁场扰动，会导致大气密度出现波动，从而影响卫星的运行轨迹。一旦出现微小的碰撞，碎片可能以高速击中相邻卫星，引发连锁反应，导致整个集群瘫痪，并进一步加剧轨道环境。
主动规避系统的必要性
为了避免碰撞与碎片扩散，卫星运营商需遵循“无痕太空”原则。这意味着卫星需具备防碎裂设计，任务结束后还需被安全移除轨道。对于“捕日者计划”这样高密度、高复杂度的卫星星座而言，实现这一目标可能需要为其配备自主反应系统，以探测碎片并执行规避机动。
但目前公布的“捕日者计划”中，并未提及此类系统。仅在2025年上半年，SpaceX的星链卫星就执行了超过14万次碰撞规避操作。而“捕日者计划”卫星预计每5秒就可能遭遇一次沙粒大小以上的碎片。
当前的太空监测系统主要针对直径大于垒球的碎片，而微小碎片则几乎无法被探测。因此，未来的星座需要配备星载探测设备，以实现对微小威胁的自主识别与规避。
实现主动规避对“捕日者计划”而言是一项巨大挑战。卫星间距极小，整个星座必须像鸟群般协调飞行，每颗卫星都需要对邻近卫星的微小变化做出即时反应。
轨道使用的“成本”问题
尽管技术手段在不断进步，但单纯依靠技术仍难以从根本上解决问题。2022年9月，美国联邦通信委员会出台新规，要求卫星运营商在任务结束后5年内主动将航天器移出轨道。这通常意味着卫星需预留燃料以执行受控离轨操作，从而在大气层中燃烧殆尽。
然而，这一政策并未解决已存在的碎片问题，也无法预防未来可能因事故产生的新垃圾。因此，一些政策制定者开始提出“轨道使用税”的概念，即根据卫星星座对轨道资源的占用情况收取费用，类似大型车辆在公路上行驶需缴纳更高通行费。
此类税收将专门用于资助主动清理项目，以捕获并移除轨道中最危险的碎片。从根本上说，碰撞规避仅为短期手段，而非长期解决方案。随着越来越多企业将太空视为数据处理的新空间，只有通过制定新的政策框架并推进主动清理计划，才能确保近地轨道的可持续利用与科学探索价值。