1. Problém - Napájení
Představte si, že chcete postavit datové centrum ve vesmíru, protože tam má být spousta energie ze slunce. Ale realita je úplně jiná. Autor článku, bývalý inženýr z NASA s doktorátem v elektronice pro vesmír a desetiletou zkušeností v Googlu, včetně YouTubu a části Cloud zodpovědné za nasazení kapacity pro umělou inteligenci (AI), vysvětluje, proč je to nesmysl. Elektronika potřebná pro datové centrum, zvláště s grafickými procesory (GPU) a tensorovými procesory (TPU) pro AI, je přesně opačná než to, co funguje ve vesmíru.
Možnosti napájení jsou jen dvě: solární nebo jaderné. Solární panely fungují podobně jako ty na střeše domu v Irsku, jen ve vesmíru. Nejsou o moc lepší než na Zemi, protože atmosféra neblokuje tolik energie, jak byste si mysleli. Největší solární pole ve vesmíru je na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), které dokáže vyrobit maximálně něco přes 200 kilowattů (kW). To pole měří asi 2500 metrů čtverečních, což je více než polovina velikosti amerického fotbalového hřiště, které má přibližně 5350 metrů čtverečních. Nasazení takového systému vyžadovalo několik letů raketoplánu a spoustu práce.
Pro srovnání vezměme si grafický procesor NVIDIA H200 – každý čip spotřebuje asi 0,7 kW, ale s konverzí energie a dalšími ztrátami je reálně potřeba 1 kW na jeden. Takové obrovské pole z ISS by tedy napájelo zhruba 200 GPU. To zní hodně, ale datové centrum OpenAI v Norsku plánuje 100 000 GPU, každá pravděpodobně náročnější. Abyste to dosáhli, potřebovali byste 500 satelitů velikosti ISS. Jeden standardní serverový rack na Zemi pojme 72 GPU, takže každý takový obří satelit by nahradil jen tři takové racky.
Jaderné zdroje nepomohou. Nejde o reaktory, ale o radioizotopové termoelektrické generátory (RTG), které dávají jen 50 až 150 wattů. To nestačí ani na jedo GPU a ještě byste museli získat plutonium a riskovat, že se při startu rakety rozpráší po okolí.
2. Problém - Regulace teploty
Lidé si často myslí, že vesmír je studený, takže chlazení bude snadné. Ale to je omyl. Ve vesmíru není vzduch, je to skoro dokonalé vakuum, takže konvekce – proudění tepla vzduchem – nefunguje. Na Zemi chladíte elektroniku vzduchem přes chladiče nebo kapalinou, která teplo odvádí do vzduchu. Ve vesmíru musíte řídit teplotu pečlivě, protože materiály se ohřívají nebo chladí podle toho, jestli rotují nebo směřují k Slunci. Strana od Slunce se může ochladit až na 4 kelviny, skoro absolutní nulu, zatímco strana ke Slunci se rozpálí na stovky stupňů Celsia.
Autor navrhoval kamerový systém pro vesmír, který spotřebovával maximálně 1 watt při snímání a pak se vypínal, aby šetřil energii a teplo. Teplo se odvádělo jen přes kovovou konstrukci. Pro čipy H200 by to byla noční můra. Kapalinově chlazená verze by teplo přenášela na radiátor, který ho vyzařuje do vesmíru, ideálně odvrácený od Slunce.
Systém aktivní regulace teploty (ATCS) na ISS používá amoniakovou smyčku a radiátory o rozměrech 13,6 x 3,12 metru, tedy asi 42,5 metrů čtverečních. Zvládne odvést 16 kW, což stačí na 16 H200, tedy čtvrtinu racku na Zemi. Pro 200 kW byste potřebovali systém 12,5krát větší, asi 531 metrů čtverečních – 2,6krát víc než solární pole. Satelit by byl obrovský, větší než ISS, a to vše jen pro tři racky.
3. Problém - Odolnost vůči radiaci
Další problém je radiace. Na nízké oběžné dráze Země je to podobné jako v letadlech ve velké výšce, horší než v dopravním letadle, ale snesitelné. Na střední oběžné dráze, kde jsou satelity GPS, je to horší, protože jsou uvnitř Van Allenových pásů. Dál je to jako v hlubokém vesmíru.
Radiace přichází ze Slunce a z hlubokého vesmíru – nabité částice jako elektrony nebo jádra atomů, letící rychlostí blízkou světlu. Mohou poškodit čipy přímo nebo nepřímo, například způsobit jednorázové poruchy, kde se převrátí bit dat, nebo zkrat, který může čip zničit.
Pro dlouhodobé mise se hromadí celková dávka, která způsobuje, že tranzistory zpomalují a spotřebovávají víc energie. Čipy se musí přizpůsobit, například snížit frekvenci hodin. Stínění moc nepomůže, protože může vytvořit spršku částic a hmotnost je ve vesmíru drahá.
GPU a TPU jsou na tom sradiací nejhůř – malé tranzistory a velká plocha čipu zvyšují riziko. Čipy pro vesmír mají větší struktury a výkon jako 20 let staré PowerPC. Přizpůsobení by snížilo výkon na zlomek.
4. Problém - Komunikace
Satelity komunikují rádiem, maximálně 1 gigabit za sekundu (Gbps). Lasery jsou experimentální a závisí na počasí. Na Zemi mají racky 100 Gbps, což je obrovský rozdíl.
Je to možné, ale extrémně těžké, drahé a s mizerným výkonem oproti pozemským datovým centrům. Vesmír je tvrdý prostor. Na druhou stranu, nějak se začít musí, pokud se někdy máme rozšířit po naší sluneční soustavě.
