Czy centra danych przeniosą się na orbitę? Google rozpoczyna testy

Google rozpoczyna orbitalny test projektu Suncatcher, którego celem jest sprawdzenie, czy infrastruktura do obsługi sztucznej inteligencji może być skalowana poza Ziemią. Prototypowy satelita z układami Tensor Processing Units (TPU) zostanie wyniesiony 1 października br. podczas misji Transporter-18 SpaceX. Firma musi jednak rozwiązać najpierw kilka fundamentalnych problemów: promieniowanie, chłodzenie, komunikację i koszty. Jednocześnie Google nie jest jedyną firmą, która sprawdza możliwość umieszczania infrastruktury obliczeniowej na orbicie, a wartość powstającego rynku kosmicznych centrów danych może przekroczyć 8,4 mld dolarów w 2035 roku.

Projekt Suncatcher to, zapowiedziany przez Google w 2025 roku, długoterminowy projekt badawczy. Jego założeniem jest stworzenie połączonej sieci satelitów wyposażonych w układy TPU, które mogłyby wykonywać obliczenia AI na orbicie. Google wskazuje, że satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej mają dostęp do niemal ciągłego światła słonecznego i potencjalnie mogą pozyskiwać nawet osiem razy więcej energii słonecznej niż porównywalne systemy na powierzchni Ziemi.

Pierwszy test ma jednak znacznie bardziej podstawowy cel. Google chce sprawdzić, czy jego układy mogą stabilnie działać w warunkach kosmicznych. Satelita zostanie wystrzelony w ramach misji Transporter-18 SpaceX, realizowanej we współpracy z Planet. Test objąć ma m.in. odporność sprzętu na promieniowanie, wibracje podczas startu oraz skrajne warunki termiczne.

AI potrzebuje coraz więcej energii

Za projektem stoi przede wszystkim rosnące zapotrzebowanie na moc obliczeniową. Rozwój generatywnej AI wymaga coraz większych centrów danych, energii i infrastruktury chłodzącej. Suncatcher ma sprawdzić, czy część tych obciążeń można w przyszłości przenieść na orbitę.

„W przypadku Suncatchera szczególnie istotne jest to, że projekt wychodzi już poza fazę koncepcji i przechodzi do testów w realnym środowisku. To podejście przypomina wcześniejsze projekty firmy, takie jak prace nad autonomicznymi pojazdami czy komputerami kwantowymi. Najpierw koncentruje się ona na rozwiązaniu konkretnych problemów technicznych, a dopiero później na możliwościach szerszego zastosowania wypracowanych rozwiązań” – tłumaczy Marcin Stypuła, ekspert ds. Google i założyciel Semcore.

Nie oznacza to jednak, że Google chce zastąpić naziemne centra danych. Bardziej prawdopodobnym scenariuszem jest podział zadań. Orbitalna infrastruktura mogłaby przetwarzać dane powstające już w kosmosie, np. obrazy z satelitów obserwacyjnych, bez konieczności przesyłania wszystkich informacji na Ziemię. Pozwalałoby to ograniczyć ilość danych przesyłanych do stacji naziemnych i analizować je bliżej ich źródła.

Promieniowanie i chłodzenie to dopiero początek

Jednym z najważniejszych testów będzie odporność TPU na promieniowanie. Eksperci Google przeprowadzili wcześniej testy układów Trillium w wiązce protonów w laboratorium UC Davis. Według nich układy przetrwały dawkę promieniowania większą niż ta przewidywana podczas pięcioletniej misji kosmicznej. Nie zmienia to jednak faktu, że dopiero test na orbicie pozwoli sprawdzić zachowanie sprzętu w rzeczywistych warunkach.

„Promieniowanie nie jest przy tym problemem czysto teoretycznym. Cząstki wysokoenergetyczne mogą powodować tzw. bit flip, czyli zmianę wartości pojedynczego bitu z zera na jeden albo odwrotnie. W zwykłym komputerze może to oznaczać błąd obliczeń. W systemie pracującym autonomicznie setki kilometrów nad Ziemią problem jest poważniejszy, ponieważ nie można po prostu otworzyć obudowy i wymienić uszkodzonego podzespołu” – tłumaczy Marcin Stypuła.

Drugim wyzwaniem jest chłodzenie. Układy AI generują dużo ciepła, natomiast w próżni nie można wykorzystać tradycyjnego obiegu powietrza. Google testuje więc system wykorzystujący rurki cieplne i radiatory, które mają odprowadzać ciepło z układów i wypromieniowywać je do otoczenia. Nadchodzący test orbitalny ma dostarczyć danych pozwalających zweryfikować skuteczność tego rozwiązania.

Google chce połączyć satelity laserami

Docelowo pojedynczy satelita nie będzie samodzielną jednostką obliczeniową. Google zakłada bowiem tworzenie klastrów, w których każdy statek będzie wyposażony w dziesiątki układów TPU, a do komunikacji między nimi służyć mają łącza laserowe. Pierwszy test takiej technologii koncern planuje przeprowadzić w 2027 roku, kiedy na orbitę mają trafić dwa satelity. Komunikacja będzie kluczowa dla rozdzielania obciążeń AI między urządzeniami i tworzenia większej orbitalnej infrastruktury obliczeniowej.

Poważną barierą pozostają jednak koszty – według analizy Boston Consulting Group, orbitalne centra danych są obecnie około 2,5-3 razy droższe od porównywalnej infrastruktury naziemnej. Jednocześnie BCG ocenia, że przy odpowiednim rozwoju technologii mogą one osiągnąć skalę komercyjną w ciągu 5-10 lat. Nie chodzi przy tym o zastąpienie ziemskich centrów danych, lecz o uzupełnienie ich w zastosowaniach, w których korzyści z pracy na orbicie uzasadniają wyższy koszt.

Według analityków BCG, w najbardziej prawdopodobnym scenariuszu, do 2040 roku orbitalne centra danych mogłyby obsługiwać 10-15% globalnego rynku centrów danych dla AI, co odpowiadałoby 240-320 mld dolarów rocznych przychodów. Dotyczyłoby to przede wszystkim zadań, które nie wymagają minimalnych opóźnień, danych generowanych w przestrzeni oraz wybranych zastosowań wymagających szczególnych warunków przetwarzania.

Projekt Suncatcher jest więc na razie przede wszystkim eksperymentem inżynieryjnym. Google musi sprawdzić, czy sprzęt przetrwa start i promieniowanie, czy uda się skutecznie odprowadzać ciepło oraz czy satelity będą mogły komunikować się z odpowiednią przepustowością. Dopiero rozwiązanie tych problemów pozwoli odpowiedzieć na ważniejsze pytanie: czy kosmos może stać się kolejną warstwą infrastruktury potrzebnej do dalszego skalowania sztucznej inteligencji.

Rynek kosmicznych centrów danych dopiero się tworzy

Warto jednak podkreślić, że projekt Suncatcher nie powstaje w próżni. Wokół pomysłu umieszczania mocy obliczeniowej na orbicie zaczyna tworzyć się nowy segment rynku. Uczestniczą w nim już nie tylko laboratoria badawcze, lecz także firmy kosmiczne, dostawcy układów scalonych i operatorzy infrastruktury. Co prawda skala obecnych projektów pozostaje niewielka, ale kierunek jest wyraźny. Według raportu Space-Based Data Center Market, wartość tego rynku może przekroczyć 8,4 mld dolarów w 2035 roku. To wciąż niewiele w porównaniu z globalnym rynkiem centrów danych, ale wystarczająco dużo, by przyciągnąć firmy, które dotychczas nie miały powodu patrzeć na orbitę jak na miejsce dla infrastruktury IT.

I tak w ostatnich miesiącach kolejne projekty przesuwały granicę między satelitą a serwerownią. Starcloud umieścił na orbicie układ Nvidia H100 i testował działanie modeli AI. Axiom Space rozwija własne moduły obliczeniowe przeznaczone do pracy w przestrzeni kosmicznej. Kepler pracuje nad rozproszonymi systemami obliczeniowymi, a SpaceX przedstawił najbardziej ambitną z dotychczasowych wizji: konstelację mogącą liczyć nawet milion satelitów wykorzystywanych do obliczeń. Z kolei należąca do Jeffa Bezosa firma Blue Origin  ogłosiła plany budowy sieci ponad 50 tys. satelitów.

Nie wszystkie te projekty mają ten sam cel. Jedne zakładają wykorzystanie satelitów do przetwarzania danych zbieranych w kosmosie, inne skupiają się na zapewnieniu szybkiej komunikacji, a jeszcze inne przewidują umieszczanie na orbicie serwerów przeznaczonych do uruchamiania modeli sztucznej inteligencji i wykonywania złożonych obliczeń. Warto więc przy tym zachować ostrożność wobec określenia „centrum danych w kosmosie”, które może sugerować konstrukcje przypominające współczesne serwerownie.