Kako izgraditi podatkovni centar u svemiru

Ideja o gradnji podatkovnih centara u svemiru još je uvijek razmjerno u povojima, no dobiva sve veću važnost i financijsku podršku jer ograničenja u energiji i prostoru ovdje na Zemlji koče širenje ogromnih računalnih kapaciteta. Početkom ove godine Muskova tvrtka SpaceX i Bezosova tvrtka Blue Origin u najnovijoj su etapi višedesetljećima duge svemirske utrke obje najavile svoje planove za gradnju i lansiranje takozvanih orbitalnih podatkovnih centara.

Ti bi podatkovni centri djelovali kao mreže tisuća ili čak milijuna svemirskih letjelica koje bi kružile oko planeta te primale i obrađivale podatke na samom satelitu, a napajale bi se nepresušnom Sunčevom energijom. Iako bi mnogi dijelovi svemirskog podatkovnog centra podsjećali na dijelove tipične satelitske mreže, morali bi biti posebno zasnovani za obradu velikih količina podataka koji će se sa Zemlje prenositi u orbitu. Uz proizvodne prepreke, golemi opseg predloženih orbitalnih podatkovnih centara izazvao je zabrinutost zbog prenatrpanosti Zemljine orbite, što bi moglo povećati vjerojatnost sudara sa satelitima te narušiti vidljivost zvijezda i drugih astronomskih čuda.

U uredništvu Bloomberga Businessweek obratili smo se Lori Gordon, direktorici sustava u upravi za razvoj svemirskih poduzeća u tvrtki Aerospace te timu telekomunikacijskih stručnjaka pod vodstvom Seana McDevitta, partnera u konzultantskoj tvrtki Arthur D. Little: predstavili su nam ključne komponente satelita u orbitalnom podatkovnom centru i objasnili na koji bi način omogućile računalne operacije u svemiru.

Satelitska platforma (bus)

U satelitskoj platformi (busu), koja se smatra "tijelom" svemirske letjelice, nalaze se njezine brojne osnovne funkcije: upravljanje letom, komunikacije te sustavi za upravljanje energijom i toplinom. Ovaj središnji dio opreme zasnovan je tako da izdrži surove svemirske uvjete, uključujući visoku razinu zračenja i ekstremne temperature.

Sunčane ćelije i pohrana energije

Skupina sunčanih panela, poznata kao sunčana polja, prostire se poput krila satelitske platforme i prikuplja Sunčevu energiju. Sunčane ćelije bit će od ključne važnosti za orbitalne podatkovne centre jer osiguravaju golem iznos energije potreban za računalne operacije i obradu podataka na samom satelitu, zbog čega su neizostavan element sustava. Tvrtka Starcloud iz Seattla, koja također namjerava izgraditi orbitalni podatkovni centar, planira izraditi sunčane panele široke čak četiri kilometra. Satelitima će u pomoći biti i baterije za pohranu energije u razdobljima najvećih potreba ili u slučajevima kada je pristup Sunčevoj energiji prekinut, primjerice tijekom pomrčine.

Radijatori

Zemaljski podatkovni centri za hlađenje poslužiteljskih sustava, koji tijekom rada proizvode goleme količine topline, često koriste hladan zrak ili vodu. No u orbiti, gdje nema atmosfere, satelitski radijatori djeluju tako da toplinu u hladni vakuum svemira raspršuju u obliku infracrvenog zračenja. Radijatori moraju biti precizno usmjereni prema dubokom svemiru kako bi se izbjegla apsorpcija topline Sunca ili Zemlje. Svemirski radijatori doduše već postoje, no orbitalni podatkovni centri trebat će rashladne sustave koji mogu odvesti neusporedivo više topline nego što to može ukrotiti obični komunikacijski ili promatrački satelit.

Komunikacijski sustav

Plan je da se orbitalni podatkovni centri barem djelomično oslanjaju na radiofrekventne valove, koje većina satelita koristi za primanje i slanje podataka između Zemlje i svemira. Neki stručnjaci smatraju da će tvrtke za učinkovitu obradu podataka vjerojatno morati koristiti komunikaciju na bazi lasera; riječ je o novoj tehnologiji koja goleme količine podataka može prenositi znatno većim brzinama. Laserske komunikacije, poznate kao optičke laserske veze, već se koriste za prijenos podataka između satelita, dok se inačice za prijenos podataka sa Zemlje u svemir još razvijaju.

Optičke laserske veze

Budući da su svemirske letjelice neprestano u orbiti, u trenutku kada obrade podatke mogu biti izvan dosega zemaljske stanice od koje su primile zahtjev. U tim slučajevima obrađene podatke sljedećem satelitu mogu poslati putem optičke veze – brzog načina prijenosa podataka na temelju laserskih zraka. SpaceX optičke laserske veze već koristi unutar svoje mreže Starlink, a prema podacima Savezne komisije za komunikacije (FCC), isto planira i za svoj orbitalni podatkovni centar.

 

Primopredajnik (transceiver)

Primopredajni uređaji pri primanju zahtjeva sa Zemlje pretvaraju radiofrekventne signale koje primi satelitska antena u digitalne bitove koje čipovi u satelitu mogu obraditi. Pri slanju podataka natrag na Zemlju postupak je obrnut: primopredajnik preuzima obrađene podatke i prije prosljeđivanja odgovarajućoj anteni za odašiljanje pretvara ih u odgovarajuću frekvenciju.

Središnje računalo i memorija

Za razliku od drugih satelita, jedinice orbitalnih podatkovnih centara bit će opremljene AI čipovima otpornima na zračenje, smještenima u satelitskoj platformi, dok će se podaci obrađivati i pohranjivati u odvojenoj memorijskoj jedinici. U ožujku su iz tvrtke Nvidia najavili da će proizvoditi čipove s grafičkim procesorskim jedinicama posebno prilagođenima za računalstvo u svemiru, što bi moglo ukloniti veliki izazov pri gradnji i upravljanju orbitalnim podatkovnim centrima.

Mrežni sloj

Orbitalni podatkovni centri trebat će mrežnu sklopovsku opremu koja će djelovati kao "kičma" svemirske letjelice. Ta sklopovska oprema povezivat će različite računalne i memorijske jedinice te usmjeravati podatke prema primopredajniku i iz njega ako ih bude trebalo prenijeti drugim satelitima ili Zemlji.

Zemaljske stanice

One djeluju kao svojevrsni posrednik između korisnika i satelita. U kontekstu orbitalnog podatkovnog centra, korisnikov zahtjev usmjerava se na zemaljsku stanicu, uobičajeno putem zemaljskih optičkih vlakana. Zemaljska stanica zatim zahtjev pomoću velike antene ili optičkog laserskog terminala prenosi na satelit, a on podatke obrađuje i šalje ih natrag na Zemlju.