Neden Yörünge Veri Merkezleri Silikon Vadisi'nin Düşündüğünden Daha Zor?

"Nvidia CEO Jensen Huang, Nvidia GTC konferansında Mart ayında, 'Uzay bilişimi, son sınır, geldi' dedi. Gerçekten de, yörüngedeki veri merkezleri fikri bilim kurgudan ciddi bir harcama kategorisine dönüştü. Elon Musk'ın SpaceX'i, Musk'ın sahibi olduğu xAI'yi satın aldı ve uzay tabanlı veri merkezlerinden oluşan bir takımyıldızı planlıyor. Google, geri kalmamak için, Planet ile ortaklık kurarak 2027'nin başına kadar Google Tensor İşlem Birimi (TPU) AI çipleri ile donatılmış iki uydu fırlatmayı planlayan Project Suncatcher'ı duyurdu. Starcloud adlı girişim, yörüngedeki veri merkezleri için 88,000 uydudan oluşan bir takımyıldızı önerisiyle Federal İletişim Komisyonu'na başvurdu. Starcloud'un başvurusu, bu şirketlerin her birinin, birbirleriyle serbest uzay optik bağlantılarla ve mikrodalga bağlantılarıyla, doğrudan veya diğer uydular aracılığıyla Dünya ile iletişim kuran, binlerce sayıda AI sınıfı GPU'yu barındıran bir dizi uydu önerdiğini gösteriyor. Destekleyiciler, uzayda bilişimin birçok harikasını öne çıkarıyor: bol güneş enerjisi, ücretsiz soğutma ve deprem, sel ve protestocular gibi Dünya tabanlı rahatsızlıklardan özgürlük. Ancak uzay tabanlı bilişimin fiziğine dikkatli bir bakış, çok daha karmaşık bir tablo sunuyor. Ücretsiz soğutma belki de en büyük yanlış anlamadır. Uzay soğuktur, ancak atmosferi yoktur. Bu, en iyi ısı giderme mekanizmalarının, iletim ve konveksiyonun, devre dışı olduğu anlamına gelir. Tek seçenek radyasyondur. Bir çipin uzayda aşırı ısınmasını önlemek için, enerjiyi dağıtmak ve sonra radyasyona dönüştürmek için büyük, maliyetli bir yüzey alanı gereklidir. Güneş enerjisi bol, ancak mükemmel güneş hizalamasını koruyan işlevsel güneş panelleri ile toplamak karmaşık bir görevdir ve kapsamlı tutum kontrol sistemleri gerektirir. Üstelik, uzaydaki iyonlaştırıcı radyasyon, kozmik ışınlar ve diğer kaynaklardan gelen, güneş panellerini, radyatif soğutucuları ve çipleri bozarak benzersiz bir zorluk oluşturur. Uzayda düzenli bakım zor olduğundan, fırlatma sırasında yedekleme yapılması gerekir ve maliyet tahminleri zamanla verimlilik kaybını hesaba katmalıdır. Çalıştığım ABI Research'te, bir Dünya veri merkezi ile uzayda bir veri merkezi arasında kaba bir toplam sahiplik maliyeti karşılaştırması yaptık. Bu, uzayda bir GPU'yu bir yıl fırlatmanın ve çalıştırmanın maliyetinin, aynı işlemin karasal bir veri merkezinde gerçekleştirilmesinden en az bir büyüklük sırası daha yüksek olduğunu gösterdi. Modelimiz basitti, bir Nvidia H100 sunucu rafının gerekli boyutta güneş paneli ve radyatör ile Starcloud'un pilot fırlatmasına benzer bir uzay aracında fırlatıldığını varsaydık. SpaceX'in Starship'inin kilogram başına 44 ABD doları gibi son derece iyimser bir fırlatma maliyeti kullanıldığını ve karasal enerji maliyetinin kilowatt saat başına 0.20 ABD doları olduğunu varsaydık. Bu basit bir hesaplama, ancak gerçek bir şeyi işaret ediyor. Bizim perspektifimizden, yükün teslimat maliyeti ve uzay sertleştirmesi, günümüzde genel amaçlı uzay tabanlı veri merkezlerini ekonomik olarak haklı çıkarmayı zorlaştırıyor, birçok bölgede veri merkezi inşaatçılarının elektrik gücü için çırpındığı gerçeğine rağmen. Ancak, uzayda bilişimin çok daha yüksek maliyetlerinin haklı çıkarılabileceği niş uygulamalar var. Örnekler arasında, Dünya gözlem uydularından veri ön işleme, hipersonik füzelerin gerçek zamanlı tespiti ve takibi ve giderek kalabalıklaşan alçak Dünya yörüngesinde aktif çarpışma önleme yer alıyor. Ancak bunlar için bile, temel fizik ile başa çıkmak hala zorlu bir meydan okuma olacaktır. Ve teknolojik olarak da çekici bir meydan okuma. Uzaydaki Soğutma Zorluğu Soğutma, fiziğin bilimi kurgudan ayırdığı yerdir. Uzayda mevcut olan tek soğutma türü olan radyatif soğutmanın yöneten denklemi Stefan-Boltzmann Yasası olarak bilinir. Bu yasa, yayabileceğiniz güç miktarının, radyatörün alanı ile sıcaklığının dördüncü kuvvetinin çarpımına orantılı olduğunu belirtir. Bir uzay sistemleri mimarı için bu yasanın sonuçları acımasızdır. Yörüngede kontrol edebileceğimiz tek değişken alan. Bu kısıtlama, uzayda soğutma için bir geometrik ceza veya "fizik vergisi" yaratır: Ne kadar fazla güç reddetmeniz gerekiyorsa, o kadar büyük bir radyatör alan