在应对全球数据爆炸与碳排放双重挑战的背景下，浙江大学与新加坡南洋理工大学联合开展了一项突破性研究，首次提出构建“空间碳中和数据中心”的技术框架。该方案旨在利用太空独特的物理环境，实现数据处理的源头化与能源消耗的零碳化，为解决地面数据中心高能耗问题提供全新思路。
研究指出，近地轨道卫星每年产生的“太空原生数据”规模已达每颗卫星每日数十太字节，涵盖通信、遥感、气象监测等多个领域。与此同时，人工智能与高性能计算的快速发展导致全球数据中心电力消耗激增，传统“弯管式”数据处理模式——将太空数据全部传输至地面处理——不仅引发通信延迟，更进一步加重了地面数据中心的能源与环境负担。探索一种从源头处理数据、降低碳排放的新型计算架构，已成为全球科技界的迫切需求。
太空环境为解决这一难题提供了天然优势。地球轨道上的太阳能密度远高于地表，且不受昼夜与天气影响，可为计算设备提供持续、稳定的零碳电力。接近绝对零度的深空背景构成了一个天然的巨型热沉，通过辐射冷却技术，计算设备产生的废热可直接排散至宇宙，彻底摆脱对地面冷却系统的依赖，实现“零水耗”“零能耗”与“零碳排放”的散热目标。
基于上述优势，研究团队构建了层次化的“轨道数据中心”技术框架，包含两大核心方案。一是“轨道边缘数据中心”，即在现有数据采集卫星上集成AI加速器、高分辨率传感器、太阳能电池阵及辐射冷却器，使其具备星上智能数据处理能力。二是“轨道云数据中心”，通过部署近地轨道计算卫星星座，每颗卫星搭载高性能通用服务器与高速通信模块，形成可处理复杂任务、承接地面计算的“太空服务器”集群。
这一框架不仅支持太空数据的实时处理，如大规模多源遥感数据融合分析，还可作为地面计算的碳中和外包平台。用户可通过“碳感知”调度系统，动态选择碳排放更低的轨道云或地面云执行任务，实现全局碳效率优化。例如，在灾害应急响应等对实时性要求极高的场景中，轨道数据中心可大幅减少通信延迟，同时降低地面数据中心的能源压力。
为科学评估轨道数据中心的环境效益，研究团队创新提出了“全生命周期碳利用效率”模型。该模型将评估范围扩展至计算卫星与发射工具的制造、火箭发射、在轨运行及寿命终结处置等全环节。初步分析显示，尽管制造与发射环节会产生一次性碳排放，但凭借在轨运行期间的碳中和优势，轨道数据中心的全生命周期碳效率有望超越依赖中等碳强度电网的地面数据中心，并逐步接近全可再生能源供电的先进地面数据中心水平。
然而，实现这一蓝图仍面临技术与经济双重挑战。太空辐射环境对商用服务器的可靠性构成威胁，抗辐射加固技术虽可提升系统稳定性，但可能增加成本、复杂度与功耗。卫星平台、高性能服务器及发射服务的高昂成本仍是规模化部署的主要障碍。尽管如此，小规模轨道边缘计算已进入技术验证与商业探索阶段，显示出可行的技术路径。
该研究发表于《自然·电子学》，首次系统性勾勒了天基计算基础设施的完整架构，并建立了配套的环境效益评估方法论。其意义不仅在于为太空数据处理提供创新方案，更在于为破解地面数据中心高碳困境指明了方向，为未来可持续计算技术的发展奠定了理论基础。
