Φανταστείτε εάν μια εταιρεία θα μπορούσε να γίνει πάροχος υπολογιστών νέφους για σιδηρόδρομους, ηλεκτρικές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και την αναδυόμενη αεροδιαστημική οικονομία. Αυτό τροφοδοτεί δυνητικά τον ενθουσιασμό γύρω Η πολυαναμενόμενη αρχική δημόσια προσφορά της SpaceX. Οι επενδυτές δεν ποντάρουν πλέον στους πυραύλους. Ποντάρουν σε ένα ολόκληρο τροχιακό οικοσύστημα.
Ανάμεσα στις πιο φιλόδοξες και προκλητικές ιδέες που οδηγούν σε αυτό το κύμα ενθουσιασμού είναι κάτι που ακούγεται σχεδόν σαν επιστημονική φαντασία: τα τροχιακά κέντρα δεδομένων. Μπορεί η SpaceX να είναι μια από τις πιο γνωστές εταιρείες που θέλουν να τα κατασκευάσουν, αλλά είναι Όχι το μόνο.
Η λογική είναι δελεαστική: εκκινήστε κέντρα δεδομένων σε τροχιά, όπου η ηλιακή ενέργεια είναι άφθονη και τα δίκτυα γη, νερό και τοπικά ηλεκτρικά δίκτυα δεν είναι πλέον περιοριστικά. ως Η τεχνητή νοημοσύνη προκαλεί έκρηξη στη ζήτηση υπολογιστώνΟι εταιρείες δημιουργούν τροχιακά κέντρα δεδομένων ως τρόπο να ξεφύγουν από τις αυξανόμενες περιβαλλοντικές πιέσεις και τις υποδομές των υπολογιστών που βασίζονται στη Γη. Συχνά συναντάμε κέντρα δεδομένων Ανατροφοδότηση από το κοινό Κατά τη διάρκεια αυτής της παραμονής στο κέντρο που βρίσκονται στις κοινότητές τους.
Αλλά υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ της εκτόξευσης ενός δορυφόρου και της λειτουργίας μιας υπολογιστικής υποδομής βιομηχανικής κλίμακας σε τροχιά. Ο χώρος δεν συγχωρεί. Η ακτινοβολία βλάπτει τα ηλεκτρονικά. Τα ηλεκτρονικά παράγουν πολλή θερμότητα και η απαλλαγή από αυτή τη θερμότητα είναι εκπληκτικά δύσκολη στο διάστημα. Οι επισκευές είναι εξαιρετικά ακριβέςΚαι κάθε λίβρα που εκτοξεύεται σε τροχιά εξακολουθεί να έχει σημαντικό κόστος.
Είμαστε καθηγητές μηχανικών που σπουδάζουν Σχεδιασμός Κέντρου Δεδομένων Και Μηχανική Διαστημικών Συστημάτων. Η κατασκευή ενός διαστημικού κέντρου δεδομένων θα περιλαμβάνει σκέψεις και από τις δύο πλευρές.
Τι πηγαίνει σε ένα κέντρο δεδομένων στη Γη
Αρχικά, σκεφτείτε τι πηγαίνει σε ένα κέντρο δεδομένων που βασίζεται στη Γη, καθώς πιθανότατα θα αρχίσετε να βλέπετε να εμφανίζεται παντού. Αυτά τα πλεονεκτήματα ενισχύουν το cloud computing, τη ροή βίντεο, τις διαδικτυακές τραπεζικές συναλλαγές, τον επιστημονικό υπολογισμό και, όλο και περισσότερο, την τεχνητή νοημοσύνη. Αλλά ένα κέντρο δεδομένων είναι πολύ περισσότερα από ένα δωμάτιο γεμάτο διακομιστές.
Ένα κέντρο δεδομένων χρειάζεται πολλά πράγματα για να λειτουργεί αξιόπιστα. Το πρώτο είναι η ηλεκτρική ενέργεια. Οι διακομιστές, ο εξοπλισμός δικτύου και οι συσκευές αποθήκευσης καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας και είναι Η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται ραγδαία με την τεχνητή νοημοσύνη.
Το δεύτερο είναι δροσερό. Ο διακομιστής καταναλώνει σχεδόν όλη την ηλεκτρική ενέργεια Τέλος υπάρχει η ζέστη. Εάν αυτή η θερμότητα δεν αφαιρεθεί γρήγορα και αξιόπιστα, η απόδοση του εξοπλισμού μειώνεται, οι βλάβες αυξάνονται και Τα κέντρα δεδομένων ενδέχεται να κλείσουν. Τα συστήματα ψύξης περιλαμβάνουν συχνά μονάδες διαχείρισης αέρα, ψυκτικά συγκροτήματα, πύργους ψύξης, αντλίες και όλο και περισσότερο εξοπλισμό υγρής ψύξης. Ανάμεσα στα πολλά οφέλη, είναι η ψύξη Ο μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας Μετά τον ίδιο τον υπολογιστικό εξοπλισμό.
Το τρίτο είναι η φυσική υποδομή που περιλαμβάνει την απαιτούμενη γη, κτίρια, δομική υποστήριξη, εφεδρική ισχύ, συστήματα ύδρευσης, δίκτυα επικοινωνίας και πρόσβαση συντήρησης. Τα κέντρα δεδομένων πρέπει να είναι αρκετά κοντά στους χρήστες και στη ραχοκοκαλιά του δικτύου για να παρέχουν γρήγορες ψηφιακές υπηρεσίες.
Εν ολίγοις, τα κέντρα δεδομένων που βασίζονται στη Γη είναι μεγάλα συστήματα ηλεκτρικής και θερμικής υποδομής που είναι χτισμένα γύρω από υπολογιστικό υλικό.
Τοποθετήστε τα στο χώρο
Τι θα χρειαστεί λοιπόν για την κατασκευή αυτών των κέντρων δεδομένων στο διάστημα και γιατί οι εταιρείες βρίσκουν την προοπτική μια τόσο ελκυστική επιχειρηματική πρόταση;
Όπως και η Γη, αυτά τα κέντρα δεδομένων θα απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Αυτή η ενέργεια στο διάστημα θα προέρχεται από ηλιακούς συλλέκτες. Ο ήλιος πάντα λάμπει στο διάστημα και δεν μπορεί να αποκλειστεί από τα σύννεφα. Ωστόσο, ανάλογα με την τροχιά στην οποία τοποθετούνται τα ηλιακά πάνελ, η Γη μπορεί να τα σκιάσει για μέρος της τροχιάς.
Και ακόμη και τα καλύτερα ηλιακά κύτταρα που είναι διαθέσιμα σήμερα μπορούν Μετατρέψτε περίπου το μισό φως του ήλιου που τους προκαλεί ηλεκτροσόκ.
Ένα άλλο πιθανό πλεονέκτημα στο χώρο είναι η ψύξη. ρε Κρύο φόντο του χώρου (μείον 455 βαθμοί Φαρενάιτ ή μείον 270 βαθμοί Κελσίου) δημιουργεί μια ευκαιρία: Η απορριπτόμενη θερμότητα από τα κέντρα δεδομένων μπορεί να διαφύγει μέσω των θερμαντικών σωμάτων στο διάστημα, διατηρώντας τα ηλεκτρονικά κρύα.
Κατ’ αρχήν, αυτός ο σχεδιασμός θα μπορούσε να εξαλείψει μέρος της βαριάς και υψηλής έντασης νερού υποδομή ψύξης που χρησιμοποιείται στη Γη. ωστόσο, Αυτά είναι θερμικά καλοριφέρ Αυτό θα απαιτούσε μεγάλο εμβαδόν επιφάνειας και θα υπερέβαινε την απαιτούμενη επιφάνεια του ηλιακού πάνελ.
Στο διάστημα, δεν υπάρχει αέρας για να φυσήξει σε ζεστό εξοπλισμό και να βοηθήσει να ξεφύγει από τη ζέστη. Η θερμότητα πρέπει να απελευθερώνεται ως υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία είναι μια σχετικά αργή διαδικασία. Κατά συνέπεια, 10 MW απομάκρυνσης της απορριπτόμενης θερμότητας μπορεί να απαιτήσει μια επιφάνεια καλοριφέρ συγκρίσιμη με το μέγεθος δύο γηπέδων ποδοσφαίρου.
Τα κέντρα δεδομένων που βασίζονται στο διάστημα αποφεύγουν ορισμένες από τις τοπικές συγκρούσεις που συνδέονται με την κατασκευή μεγάλων κέντρων δεδομένων στο έδαφος. Πολλές κοινότητες Η χρήση γης εμποδίζει την ανάπτυξη νέων κέντρων δεδομένων, δύναμη Και Ζήτηση νερούΚαι ο θόρυβος και περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Ένα σύστημα που βασίζεται σε τόπους θα απέφευγε τον ανταγωνισμό για τοπικούς πόρους γης και νερού και δεν θα δημιουργούσε θόρυβο στη γειτονιά ή παρομοίως θα απαιτούσε τοπική έγκριση ζωνών.
Ωστόσο, το διάστημα είναι ήδη γεμάτο και η εκτόξευση χιλιάδων μεγάλων τροχιακών κέντρων δεδομένων μόνο θα επιταχύνει αυτό το πρόβλημα. Τα τροχιακά συντρίμμια και οι μικρομετεωρίτες είναι επικίνδυνα επειδή μπορούν να τρυπήσουν ένα διαστημικό κέντρο δεδομένων και στη χειρότερη περίπτωση οι συγκρούσεις μπορούν να το καταστρέψουν και να δημιουργήσουν περισσότερα. Διαστημικά ερείπια.
Η συχνότητα των διαστημικών εκτοξεύσεων που απαιτούνται για την αποστολή όλου του εξοπλισμού σε τροχιά μπορεί να αποτελεί ανησυχία για ορισμένες κοινότητες. Η SpaceX διαμαρτυρήθηκε στο συγκρότημα εκτόξευσης στην Μπόκα Τσίκα του Τέξαςαπό Τοπικοί εργαζόμενοι που διαφωνούν Ότι ο πύραυλός του δοκιμάζει και εκτοξεύει βλάπτει το περιβάλλον.
Όλα τα δεδομένα θα πρέπει να αποστέλλονται μεταξύ της Γης και αυτών των κέντρων δεδομένων – και εντός των κέντρων δεδομένων – χρησιμοποιώντας συστήματα επικοινωνίας ραδιοκυμάτων ή λέιζερ. Αν και δορυφορικοί αστερισμοί Όπως το Starlink Και Amazon Leo Αποδείχθηκε ότι θα μπορούσε να γίνει, τα δεδομένα που αποστέλλονται από και προς το διάστημα θα ήταν μπαλόνια.
Πρόσθετες προκλήσεις
Αυτά τα κέντρα δεδομένων, με τους ηλιακούς συλλέκτες και τα καλοριφέρ τους, δεν μπορούν να εκτοξευθούν σε ένα κομμάτι και πρέπει να συναρμολογηθούν στο διάστημα. Αυτή η διαδικασία θα απαιτήσει νέο εξοπλισμό Σέρβις, συναρμολόγηση και κατασκευή στο χώρο.
Μια άλλη βασική πρόκληση είναι ο κύκλος ανανέωσης του υπολογιστικού υλικού. Οι διακομιστές κέντρων δεδομένων δεν έχουν κατασκευαστεί για να διαρκούν για πάντα. Συνήθως χειριστές στη Γη Αντικαταστήστε ή αναβαθμίστε το υλικό κάθε τρία έως πέντε χρόνια Καθώς τα τσιπ βελτιώνονται, ο φόρτος εργασίας αλλάζει και ο εξοπλισμός γερνάει.
Και η βλάβη του εξοπλισμού μπορεί να απαιτεί αντικατάσταση εξαρτήματος. Οι διαδικασίες ανανέωσης και επισκευής είναι σχετικά εύκολες στη Γη, όπου το προσωπικό μπορεί να μετακινηθεί και να αντικαταστήσει διακομιστές.
στο διάστημα, Η ανανέωση και η επισκευή γίνονται πολύ πιο δύσκολες. Το υλικό που αποστέλλεται σε τροχιά μπορεί να είναι δύσκολο ή πολύ ακριβό στην αναβάθμιση. Εάν η υπολογιστική πλατφόρμα δεν μπορεί να ενημερωθεί ή αποτύχουν πάρα πολλά στοιχεία, η περιβάλλουσα υποδομή μπορεί να καταστεί απαρχαιωμένη πολύ πριν τελειώσει η ωφέλιμη ζωή της.
Σε έναν τομέα όπου η απόδοση βελτιώνεται τόσο γρήγορα και η ζήτηση από τους υπολογιστές συνεχίζει να αυξάνεται, αυτή η συμφόρηση μπορεί να αποδειχθεί μια σημαντική οικονομική και λειτουργική πρόκληση.
Μετά υπάρχει Σκληρότητα χώρου. Αυτά τα κέντρα δεδομένων θα βρίσκονται σε σχεδόν κενό, με συνεχή ακτινοβολία να τα χτυπά. Και ανάλογα με τις τροχιές τους, θα πάνε από ζεστά στο φως του ήλιου για να κρυώσουν στη σκιά της Γης πολλές φορές την ημέρα. Όλες αυτές οι προκλήσεις και άλλες είναι ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν.
Λοιπόν, έχουν ακόμα νόημα;
Παρά αυτές τις προκλήσεις, οι εταιρείες προχωρούν με σχέδια κέντρων δεδομένων που βασίζονται στο διάστημα. Η SpaceX ανακοίνωσε το σχέδιο για αυτό AI1 Compute Satelliteτο οποίο ελπίζει να χρησιμοποιήσει ως διαστημόπλοιο τροχιακού κέντρου δεδομένων. Αλλά η χωρητικότητα αυτού του δορυφόρου είναι 100 έως 1000 φορές μικρότερη Τρέχον κέντρο δεδομένων που βασίζεται στη Γη.
Δεν είναι λογικό να γίνεται κάθε υπολογιστική εργασία στο διάστημα. Πολλές εφαρμογές κέντρων δεδομένων εξαρτώνται από Γρήγορος χρόνος απόκρισης και στενή σύνδεση με χρήστες στον κόσμο. Οι οικονομικές συναλλαγές, οι διαδραστικές υπηρεσίες τεχνητής νοημοσύνης και οι περισσότερες εφαρμογές cloud είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στον λανθάνοντα χρόνο.
Πιο πιθανές πρώιμες εφαρμογές θα ήταν εκείνες που είναι λιγότερο ευαίσθητες στον λανθάνοντα χρόνο και πιο στενά συνδεδεμένες με διαστημικές λειτουργίες. Τα παραδείγματα μπορεί να περιλαμβάνουν την επεξεργασία δεδομένων παρατήρησης της Γης από δορυφόρους, την επεξεργασία στρατιωτικών πληροφοριών ή πληροφοριών πληροφοριών, επιστημονικούς υπολογισμούς που σχετίζονται με διαστημικές αποστολές ή εξειδικευμένους υπολογιστές για δορυφόρους και άλλα διαστημικά στοιχεία.
Με άλλα λόγια, τα πρώτα βιώσιμα διαστημικά κέντρα δεδομένων θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν πελάτες που βασίζονται στο διάστημα πριν ανταγωνιστούν με τα κύρια κέντρα δεδομένων cloud στη Γη.