在應對全球數據爆炸與碳排放雙重挑戰的背景下，浙江大學與新加坡南洋理工大學聯合開展了一項突破性研究，首次提出構建“空間碳中和數據中心”的技術框架。該方案旨在利用太空獨特的物理環境，實現數據處理的源頭化與能源消耗的零碳化，為解決地面數據中心高能耗問題提供全新思路。

研究指出，近地軌道衛星每年產生的“太空原生數據”規模已達每顆衛星每日數十太字節，涵蓋通信、遙感、氣象監測等多個領域。與此同時，人工智能與高性能計算的快速發展導致全球數據中心電力消耗激增，傳統“彎管式”數據處理模式——將太空數據全部傳輸至地面處理——不僅引發通信延遲，更進一步加重了地面數據中心的能源與環境負擔。探索一種從源頭處理數據、降低碳排放的新型計算架構，已成為全球科技界的迫切需求。

太空環境為解決這一難題提供了天然優勢。地球軌道上的太陽能密度遠高于地表，且不受晝夜與天氣影響，可為計算設備提供持續、穩定的零碳電力。接近絕對零度的深空背景構成了一個天然的巨型熱沉，通過輻射冷卻技術，計算設備產生的廢熱可直接排散至宇宙，徹底擺脫對地面冷卻系統的依賴，實現“零水耗”“零能耗”與“零碳排放”的散熱目標。

基于上述優勢，研究團隊構建了層次化的“軌道數據中心”技術框架，包含兩大核心方案。一是“軌道邊緣數據中心”，即在現有數據采集衛星上集成AI加速器、高分辨率傳感器、太陽能電池陣及輻射冷卻器，使其具備星上智能數據處理能力。二是“軌道云數據中心”，通過部署近地軌道計算衛星星座，每顆衛星搭載高性能通用服務器與高速通信模塊，形成可處理復雜任務、承接地面計算的“太空服務器”集群。

這一框架不僅支持太空數據的實時處理，如大規模多源遙感數據融合分析，還可作為地面計算的碳中和外包平臺。用戶可通過“碳感知”調度系統，動態選擇碳排放更低的軌道云或地面云執行任務，實現全局碳效率優化。例如，在災害應急響應等對實時性要求極高的場景中，軌道數據中心可大幅減少通信延遲，同時降低地面數據中心的能源壓力。

為科學評估軌道數據中心的環境效益，研究團隊創新提出了“全生命周期碳利用效率”模型。該模型將評估范圍擴展至計算衛星與發射工具的制造、火箭發射、在軌運行及壽命終結處置等全環節。初步分析顯示，盡管制造與發射環節會產生一次性碳排放，但憑借在軌運行期間的碳中和優勢，軌道數據中心的全生命周期碳效率有望超越依賴中等碳強度電網的地面數據中心，并逐步接近全可再生能源供電的先進地面數據中心水平。

然而，實現這一藍圖仍面臨技術與經濟雙重挑戰。太空輻射環境對商用服務器的可靠性構成威脅，抗輻射加固技術雖可提升系統穩定性，但可能增加成本、復雜度與功耗。衛星平臺、高性能服務器及發射服務的高昂成本仍是規模化部署的主要障礙。盡管如此，小規模軌道邊緣計算已進入技術驗證與商業探索階段，顯示出可行的技術路徑。

該研究發表于《自然·電子學》，首次系統性勾勒了天基計算基礎設施的完整架構，并建立了配套的環境效益評估方法論。其意義不僅在于為太空數據處理提供創新方案，更在于為破解地面數據中心高碳困境指明了方向，為未來可持續計算技術的發展奠定了理論基礎。