A Google mesterterve: föld körüli pályán keringő adatközpontok és űrlézer

Őrült ötletekből sosem volt hiány a világban, a Project Suncatcher mögött azonban nem egy ismeretlen startup, hanem maga a Google áll. A vállalat szerint a következő évtized egyik nagy dobása az orbitális adatközpontok megjelenése lehet – olyan műholdaké, amelyek napelemek segítségével termelt energiával végeznék az AI-modellek betanításához és futtatásához szükséges számításokat. A gondolat elsőre sci-finek tűnik, valójában azonban meglepően racionális mérnöki és gazdasági megfontolások húzódnak mögötte, és már a SpaceX-nél is felmerült hasonló irány.

Az AI-szektor ma a világ GDP-jének mindössze kevesebb mint 0,5%-át adja, ám gyorsan bővül: 2025 és 2030 között a legtöbb becslés alapján évi 28–35%-os növekedés várható. Ez azt jelenti, hogy öt év alatt a piac mérete háromszorosára–négyszeresére nőhet, és 2030-ra akár elérheti az ezermilliárd dollárt is. A legoptimistább előrejelzések szerint öt éven belül az 1800 milliárd dollárt is meghaladhatja a szektor – ez nagyjából a mai spanyol gazdaság mérete. A tőke tehát aligha jelent akadályt az ágazat számára, a szűk keresztmetszetet máshol érdemes keresni.

A modern AI-modellek működéséhez három dolog szükséges: megfelelő számítási kapacitás (amit GPU-k vagy TPU-k biztosítanak), hűtés és energia. A gátat egyre inkább az utóbbi jelenti. Ma az adatközpontok döntően földgázzal termelt áramot használnak – ám ez a nyilvánvaló környezetvédelmi problémák mellett fizikai korlátokba is ütközik, hiszen nem lehet korlátlanul növelni sem a kitermelést, sem az infrastruktúrát. Az atomenergia tiszta energiaforrás ugyan, de nehezen skálázható. A nap pedig – itt, a Földön legalábbis – nem süt mindig. A világűrben azonban merőben más a helyzet.

„A Nap a naprendszerünk legfőbb energiaforrása, amely több mint 100 billiószorosa az emberiség teljes villamosenergia-termelésének. A megfelelő pályán egy napelem nyolcszor produktívabb, mint a Földön, és szinte folyamatosan termel energiát, így csökken az akkumulátorok iránti igény. A jövőben az űr lehet a legjobb hely az AI-számítások skálázására” – írja a Google egy november 4-én kelt blogbejegyzésében, amely a témában íródott tanulmányukat mutatja be.

A Project Suncatcher kódnevű koncepció lényege, hogy az úgynevezett „hajnal–alkony” (dawn–dusk) napszinkron pályán keringene egy műholdkonstelláció, mivel itt a napsütés majdnem folyamatos, így a napenergia-termelés jóval stabilabb lehet, mint a felszínen és csak minimális mennyiségű akkumulátorra lenne szükség a folyamatos működéshez. A tervezett műholdak AI-chipeket hordoznának – a Google laborjában elvégzett tesztek szerint a vállalat TPU-architektúrája a kellő mértékben ellenáll az űrbéli háttérsugárzásnak.

A hajnal–alkony a napszinkron pálya alkalmazása során a műhold pontosan a terminátor (a nappali és éjszakai félteke közötti határvonal) mentén kering.

Kép: ESA

A rendszer egyik kulcsa a kommunikáció. A „műhold‑adatközpontok” nem magányos egységek lennének: lézeres optikai összeköttetéssel kommunikálnának egymással és a földi állomásokkal. Ez a jelenlegi műholdas rendszereknél jóval nagyobb sávszélességet tenne lehetővé.

Itt azonban felmerül egy fizika probléma. A bejövő teljesítmény a távolság négyzetével arányosan csökken, ezért a Google megjegyzi, hogy a műholdaknak egymástól legfeljebb egy kilométer távolságot kell tartaniuk. Ehhez a jelenleg működő konstellációknál szorosabb formációra lenne szükség, de ez megvalósítható lenne. A Google olyan analitikai modelleket fejlesztett ki, amelyek szerint az egymástól csupán néhány száz méterre elhelyezkedő műholdak csak „minimális pályafenntartó manőverekre” szorulnának.

A hűtés az űrben szintén kihívás, hiszen nincs légkör, így nem működik a hővezetés. A Google ezért hűtőcsövek és radiátorok kombinációját alkalmazná. A cég szerint a problémák komolyak, de mérnöki eszközökkel kezelhetők.

A nagy kérdés így természetesen a költség. A mai indítási árak mellett az űrbeli adatközpont teljesen irreális lenne. Wright‑törvénye azonban az űriparban is érvényesül: minél több hasznos terhet indítunk, annál jobban csökkennek a költségek. A Google a korábbi és a tervezett rakétaindítási adatokat elemezve arra jutott, hogy a 2030‑as évek közepére az ár akár 200 dollár/kg alá eshet. Ezen a szinten az űrbe telepített adatközpont fajlagos energiaköltségei már versenyképesek lehetnek a földi rendszerekkel is.

A SpaceX indítási költségeinek csökkenése. Kép: Google.

„Első elemzésünk szerint az űrben végzett gépi tanulás alapvető koncepcióit nem zárják ki sem a fizika alapvető törvényei, sem leküzdhetetlen gazdasági akadályok. Ugyanakkor jelentős műszaki kihívások állnak még előttünk, például a hőkezelés, a nagy sávszélességű földi kommunikáció és a pályán lévő rendszer megbízhatósága” – írja a Google blogbejegyzése.

Hogy a szilícium-völgyi vállalatnál tényleg komolyan gondolkodnak az orbitális adatközpontok megvalósításán, az is jelzi, hogy 2027 elején két prototípus műhold indítását tervezik. Ez a kísérlet lesz majd hivatott a gyakorlatban is letesztelni a TPU-k működését az űrben, illetve validálni a műholdak közötti optikai kapcsolatok használatát az elosztott gépi tanulási folyamatok során.

Az orbitális adatközpontok koncepciója ráadásul már a SpaceX-nél is felmerült, mint azt Musk szavaiból megtudhattuk a Tesla legutóbbi részvényesi közgyűlésén. Erről túl sok részletet nem árult el a vállalatvezető, nagyon valószínű azonban, hogy a Starlink műholdak egyik következő generációját fogják majd plusz funkciókkal (AI-chipek és űrlézer) ellátni.

Az Európai Űrügynökség világűrbe telepített naperőművekről sugározna energiát a Földre

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.