Развитие ИИ привело к стремительному увеличению спроса на дата-центры. 
Эти энергозатратные системы фактически уже соперничают с городами за электрическую энергию. Звучат идеи о строительстве новых атомных электростанций исключительно для их нужд.
Техномиллиардеры выдвигают смелую идею — размещение дата-центров на околоземной орбите. Солнечные панели будут обеспечивать их энергией, а экологические затраты будут иметь место лишь на этапе производства и запуска.
Джефф Безос, основатель Amazon и владелец космической компании Blue Origin, считает, что в ближайшие 20 лет космические дата-центры станут более рентабельными, чем наземные. В марте 2025 года экс-глава Google Эрик Шмидт приобрел компанию Relativity Space, занимающуюся производством космических ракет с помощью 3D-печати. Позже он уточнил, что его интересует именно создание космических дата-центров. Илон Маск недавно заявил в социальной сети X, что его компания SpaceX займется созданием дата-центров на основе спутников Starlink третьей модификации. Не остается в стороне и Google: 4 ноября компания выпустила пресс-релиз о проекте Suncatcher («Ловец солнца»). Корпорация планирует запустить в космос «экспериментальную миссию» к началу 2027 года.
Тем временем 2 ноября ракета Falcon 9 компании SpaceX вывела на орбиту спутник Starcloud-1, принадлежащий стартапу Starcloud. На борту небольшого аппарата весом 60 кг находится новейший графический процессор Nvidia H100. Этот процессор, представленный всего два года назад, вероятно, самый мощный из когда-либо находившихся в космосе. Цель испытаний, рассчитанных на 11 месяцев, — проверить его работу на орбите. Космический стартап, основанный менее двух лет назад, уже ведет переговоры о создании космического дата-центра мощностью 5 GW, который будет питаться от солнечной батареи площадью 4 км².
Что это — надвигающаяся революция в отрасли или очередные сказки для инвесторов? Попытаемся разобраться на основе препринта компании Google, описывающего технические детали проекта Suncatcher.
Оптоволокно на орбиту?
Прежде всего, на какую орбиту стоит запускать дата-центр? Желательно находиться над одной точкой на поверхности Земли, чтобы поддерживать постоянную связь с планетой. Это подразумевает геостационарную орбиту на высоте около 36 000 км. Запуск на такую орбиту — дорогостоящее мероприятие, к тому же она плотно заполнена спутниками связи. Авторы препринта предлагают другое решение: орбиту «восход-закат» на высоте 650 км. На такой орбите спутник не будет ночевать. Его солнечные панели постоянно освещены либо восходящим, либо заходящим Солнцем, в зависимости от его положения над полушарием планеты.
Однако тут возникает первая проблема: непрерывная связь с дата-центром невозможна. На такой низкой орбите спутник будет недолго находиться в поле зрения наземных станций и возвращаться лишь на следующем обороте. В результате связь может составлять всего несколько часов в сутки. Как передать в дата-центр огромные объемы информации, которые он должен обработать и выгрузить результаты? Авторы не предлагают ответа, ограничиваясь замечанием о возможности поддерживать связь с Землей по лазерному лучу. Лазерная связь «космос — Земля» уже была протестирована. В экспериментах достигнута скорость передачи данных 200 Гбит/с. Это примерно соответствует пропускной способности оптоволоконных линий связи с дата-центрами, но они подключены круглосуточно.
Вальс на предельных скоростях
Запустить на орбиту аппарат размером и массой как современный дата-центр практически невозможно. Эксперты предлагают элегантное решение: дата-центр должен состоять не из монолитного сооружения, а из группировки десятков спутников, поддерживающих связь между собой по лазерному лучу. Однако связь между различными частями дата-центра должна быть еще более быстрой — до 10 Тбит/с. Авторы предлагают достичь этого, заставив спутники летать в очень плотном роевом формате. На скорости почти 8 км/с расстояние между соседними аппаратами должно составлять всего 100–200 м. Оно будет постоянно изменяться, подчиняясь законам небесной механики. При этом гравитационное поле над разными участками Земли немного отличается — имеются свои «ямы» и «горки». Также остатки атмосферы будут замедлять спутники. Авторы признают, что подобные высокие технологии находятся за пределами доступных на данный момент, но надеются, что ИИ обеспечит необходимую точность управления.
Не умереть от радиации
Старая проблема космических инженеров — уязвимость электроники к космическому излучению. Заряженные частицы, проникающие в микросхемы, могут вызвать сбой в работе или, в худшем случае, полный выход из строя. Поэтому в космос отправляют специальную радиационно-стойкую электронику. Однако за эту устойчивость приходится расплачиваться снижением вычислительной мощности. До запуска Starcloud-1 самым мощным процессором вне Земли, вероятно, был процессор марсианского вертолета Ingenuity. На его борту находился Snapdragon 801 — достаточно обычный процессор для смартфона с тактовой частотой 2,26 ГГц. Межпланетный перелет он провел в выключенном состоянии, поскольку космическое излучение опасно лишь для включенной электроники. Бортовой компьютер Ingenuity активировали только в атмосфере Марса, которая предоставляет определенную защиту от радиации.
Специалисты Google сообщают, что провели эксперименты с собственными процессорами TPU V6e Trillium Cloud. Экспериментаторы облучали устройства протонами с энергией 67 МэВ, имитирующими космические лучи. Процессоры продолжали работать без значительных сбоев, даже получив дозу значительно выше расчетной. Это интересный результат, но не стоит слишком обольщаться. Космические лучи имеют сложный состав и включают частицы с гораздо большей энергией. Воспроизвести эффект длительного космического облучения в кратком наземном эксперименте — задача не из легких. Ключевыми станут испытания коммерческих процессоров на орбите, которые начались с Starcloud-1. Однако сложно поверить, что за все эти годы огромная космическая отрасль сидела на «вычислительной диете» без веских оснований.
Горячий вопрос
Следующая проблема: как охлаждать космический дата-центр? Ошибочно полагать, что в космосе холодно, и поэтому все легко остывает. Вакуум — идеальный теплоизолятор. Охлаждение происходит только за счет излучения тепла, что является очень неэффективным процессом. Поэтому автомобилям нужны радиаторы, а компьютерам — встроенные вентиляторы. При работе дата-центров выделяется столько тепла, что их охлаждение становится проблемой даже на Земле. В поисках решения даже пробовали размещение дата-центров под водой. А что делать в космосе, где нет ни воды, ни воздуха? Авторы осторожно замечают, что задача охлаждения потребует новых материалов и технологий.
Цена поездки
Наконец, важный вопрос: сколько все это будет стоить? В Google считают, что для того чтобы стоимость запуска дата-центра в космос с его бесплатной солнечной энергией была сопоставима со стоимостью потребляемой энергии на Земле, необходимо доставлять грузы на низкую орбиту по цене $200 за килограмм или ниже. Авторы рассчитывают на самого доступного космического перевозчика — SpaceX. Они подсчитали, что цена доставки килограмма груза снижается на 20% при каждом удвоении общей массы запущенных Falcon (всех типов, от Falcon 1 до Falcon Heavy). Если такая динамика сохранится, потребуется целых 180 запусков Starship в год, чтобы достичь отметки в $200 за килограмм к 2035 году. Однако, если один экземпляр Starship действительно можно будет использовать до 100 раз, как надеется Маск, он может существенно снизить цены быстрее.
Но даже если замена земной энергии в дата-центрах на солнечную станет выгодной, разработка всех необходимых технологий может занять десятилетия. Что за «экспериментальную миссию» сможет запустить Google к 2027 году — это большой вопрос, но явно не рабочий прототип. Инвестиции в такой проект могут быть только долгосрочными и очень рискованными.
Фото: hi-tech.mail.ru