Пока многие операторы ЦОД бьются за место и ресурсы для своих дата-центров на Земле, стартап Lumen Orbit трудится над созданием гигантских гигаваттных дата-центров на земной орбите. По словам компании, работа уже началась — первый спутник компании отправится в космос в 2025 году. Он, как ожидается, получит на два порядка более мощные ускорители, чем те, что когда-либо отправлялись в космос. Информация о проекте Lumen Orbit появилась ещё весной, но теперь обнародованы новые подробности.

Как сообщается в материалах компании, будущие ЦОД гиперскейл-класса будут серьёзно нагружать энергосети (и уже делают это сегодня), станут потреблять немало питьевой воды, а их работа будет всё хуже сочетаться с законами и правилами регуляторов «западного» мира. Другими словами, многогигаваттные ЦОД будет чрезвычайно трудно строить. Поэтому Lumen Orbit предлагает размещать дата-центры на околоземной орбите, лежащей в плоскости терминатора. Таким образом, солнечные элементы питания будут всегда освещены, а радиаторы пассивного охлаждения всегда в тени. А космическое излучение здесь не так сильно, чтобы быстро выводить из строя электронику.

Источник изображений: Lumen Orbit

Одно из важнейших свойств решения Lumen Orbit — возможность почти бесконечного масштабирования из-за минимума регуляторных запретов и ограничений на потребляемые ресурсы, говорит компания. Согласно расчётам, солнечная энергия в космосе будет обходиться в $0,002/кВт∙ч, тогда как электричество в США, Великобритании и Японии сегодня в среднем стоит $0,045, $0,06 и $0,17 за кВт∙ч соответственно. Кроме того, вода в космосе совершенно не понадобится, а системы пассивного охлаждения (путём излучения) будут многократно эффективнее и стабильнее земных аналогов. Не понадобятся и резервные источники питания.

Компания уже разработала и начала строительство первого космического аппарата. Разработан концептуальный дизайн микро-ЦОД, развёртывание которых запланировано на 2026 год,. Также планируется запуск крупного дата-центра Hypercluster — это будет возможно, когда начнётся коммерческая эксплуатация кораблей уровня SpaceX Starship. Сообщается, что уже заключены меморандумы о взаимопонимании, предполагающие использование ускорителей NVIDIA H100 в космосе.

В компании утверждают, что для обучения больших языковых моделей вроде Llama 5 или GPT-6 в 2027 году потребуются 5-ГВт кластеры, которые создадут огромную нагрузку на электростанции и энергосети. Но в космосе можно будет создавать компактные модульные 3D-структуры. Передача данных может осуществляться с помощью лазеров. Более того, возможна совместимость с системами вроде Starlink, а когда необходимо — даже переброс данных специальными шаттлами. Об астрономах тоже не забыли — космические ЦОД будут заметны в основном на рассветах и закатах.

Lumen Orbit предлагает отправлять укомплектованные контейнеры с серверами и всем необходимым оборудованием, который имеют универсальный порт для питания, сети, охлаждения и т.д. Через этот порт они подключаются к единой «шине». ЦОД мощностью 5 ГВт потребует развёртывание солнечных элементов размером приблизительно 4 × 4 км. Подходящие панели уже выпускаются и стоят порядка $0,03/Ватт. Тяжёлые ракеты будущего смогут поднимать на орбиту около 100 т. Этого достаточно для доставки модуля с 300 наполовину заполненными стойками (остальное пойдёт на вспомогательные системы).

На 5-Гвт ЦОД ориентировочно потребуется менее 100 запусков при цене до $10/кг, а одной многоразовой ракеты будет достаточно для вывода на орбиту большого ЦОД за два-три месяца. Размещение на оптимальных орбитах и отсутствие некоторых агрессивных факторов влияния от нестабильных температур до окисления воздухом позволят эксплуатировать ЦОД в течение 15 лет, а многие компоненты можно будет использовать и после этого срока, говорит компания.

Впрочем, в намерении Lumen Orbit нет ничего уникального. Ещё в конце 2023 года появлялась информация о том, что Axiom Space намерена построить космический дата-центр. Космический буксир Blue Ring Джеффа Безоса (Jeff Bezos) должен выполнять функции ЦОД, группировку спутников-суперкомпьютеров намерены создать даже итальянские военные, аналогичные проекты вынашивают и другие компании. Lumen Orbit тем временем получила финансовую поддержку от Y Combinator и NVIDIA.

Военно-морские силы США успешно реализовали пилотный проект, предусматривающий подключение военных кораблей к облачным сервисам. По данным Datacenter Dynamics, работоспособность концепции, предусматривающей передачу в облако терабайт данных ежедневно, изучили на примере авианосца «Авраам Линкольн».

Облачный проект Flank Speed Edge с тысячами пользователей — это одно из расширений проекта Flank Speed, предусматривающего совместную работу в облаке многих представителей военного и государственного аппарата. Возможность масштабной передачи данных обеспечена спутниковыми сервисами Proliferated Low Earth Orbit (P-LEO). Находящиеся на низкой околоземной орбите спутники могут общаться в том числе и друг с другом.

Источник изображения: Clint Davis/Public Domain

В ходе пилотного проекта ВМС организовали спутниковое соединение гигабитного класса — возможна передача 3–5 Тбайт данных ежедневно. Например, можно использовать IP-телефонию, передавать данные в целях обучения, для медицинских сервисов, снабжения. При этом отмечается, что в случае необходимости все эти сервисы могут быть отключены без потери функциональности корабля. Вся спутниковая инфраструктура вместе с набортной сетью Wi-Fi может управляться всего тремя моряками. Проект также позволяет обновлять бортовое ПО без необходимости захода в порт.

Отмечается, что иногда высокоскоростные соединения необходимо отключать, поскольку P-LEO обеспечивает безопасную передачу только не особенно секретных данных. При этом инфраструктура разработана таким образом, что способна использовать многочисленные механизмы подключения, включая военную группировку SATCOM и Starlink. Дополнительно ВМС внедряют систему Flank Speed Edge на береговых объектах, испытывающих трудности с традиционными вариантами подключения, включая, например, штаб-квартиру Пятого флота США в Бахрейне.

В ходе недавнего отчёта о доходах председатель Oracle Ларри Эллисон (Larry Ellison) поднял вопрос о возможности использования микро-ЦОД на кораблях и даже подводных лодках. По его словам, скоро компания сможет обеспечить работу полноценного облака Oracle Cloud всего на шести стойках половинной высоты, которые можно разместить где угодно — в том числе на подводных и надводных кораблях. По мнению Эллисона, такое не может предложить никакая другая компания. При этом все облака Oracle идентичны и поддерживают все сервисы Oracle, отличаясь только масштабом.

Компании Phantom Space и Assured Space Access договорились о сотрудничестве для создания облачного сервиса в космосе. По данным Datacenter Dynamics, облако Phantom Cloud будет служить резервным хранилищем данных для сторонних космических аппаратов и упростит передачу информации на Землю.

В рамках соглашения Assured Space разработает и построит телекоммуникационное оборудование для 66 спутников группировки Phantom Cloud. Партнёры будут совместно работать над созданием, запуском и эксплуатацией новой группировки. В результате предполагается сформировать сеть, к которой смогут получать доступ другие спутники для трансляции данных на Землю в режиме реального времени. В соцсети X сообщалось, что облако Phantom Cloud должно стать «AWS для космоса», обеспечивая M2M-коммуникации и комбинируя соответствующие услуги с вычислениями и облачным хранилищем на орбите.

Источник изображения: Phantom Space

Более того, по словам одного из основателей и главы Phantom Space Джима Кантрелла (Jim Cantrell), который участвовал в создании SpaceX, компании хотят обеспечить базовую функциональность наземных телекоммуникационных станций непосредственно в космосе. Предполагается, что проект станет дополнением группировки Starlink, но его участники будут уделять приоритетное внимание межмашинным коммуникациям, а не людей.

По некоторым данным, Phantom Space на сегодня привлекла $27,7 млн инвестиций. Помимо разработки спутников она создаёт и космические аппараты, способные нести грузы различных типов.

Идея не вполне уникальна. Космос привлекает всё большее внимание операторов ЦОД и облачных компаний. Например, в марте сообщалось, что Lumen Orbit намерена развернуть над Землёй сеть собственных ЦОД, а стартап Aethero намерен стать «Intel или NVIDIA в космической индустрии», создавая защищённые от экстремальных условий компьютеры.

Хотя сенсоры многочисленных орбитальных спутников собирают немало информации, у космических аппаратов не хватает вычислительных способностей, чтобы обрабатывать данные на месте. TechCrunch сообщает, что стартап Aethero намерен стать «Intel или NVIDIA в космической индустрии» — компания разрабатывает защищённые от радиации компьютеры для периферийных вычислений на спутниках.

Несколько лет назад основатели Aethero создали стартап Stratodyne, занимавшийся строительством стратостатов для дистанционного зондирования (ДЗЗ). Позже компания закрылась, а создатели вернулись к изучению встраиваемых систем для агрессивных сред.

Как заявляет Aethero, современные компьютеры для космоса используют устаревшие FPGA и не способны выполнять сложные вычисления вроде тренировки на орбите ИИ-моделей или обслуживания систем компьютерного зрения. Aethero, привлёкшая $1,7 млн, намерена только в этому году трижды отправить свои разработки в космос. Одна из миссий будет выполнена SpaceX уже в июне. Целью является демонстрация работоспособности прототипов вроде возможности обновления набортных моделей компьютерного зрения или тренировки таких моделей непосредственно в космосе на собранных здесь же данных.

Источник изображений: Aethero

Космический компьютер первого поколения ECM-NxN использует чип NVIDIA Jetson Orin Nano. В компании утверждают, что сегодня это лучший периферийный ИИ-ускоритель на рынке, а надёжное оборудование собственной разработки позволит сохранить его работоспособность на низкой околоземной орбите в течение 7–10 лет. При этом платформа уместится даже в небольшом аппарате вроде кубсата и обеспечивает производительность в 20 раз выше в сравнении с уже существующими решениями.

Впоследствии Aethero намерена выпустить более крупный модуль ECM-NxA на базе NVIDIA AGX, а потом перейти к разработке собственного RISC-V чипа для модуля ECM-0x1. Утверждается, что тот будет потреблять меньше энергии и будет производительнее, чем продукты техногигантов. Выпуск планируется совместно с Intel приблизительно в 2026 году, хотя обстоятельства могут измениться.

В Aethero отмечает, что подобные решения могут быть интересны операторам ДЗЗ, орбитальным сервисам и будущим частным космическим станциям. Например, только МКС генерирует терабайты данных ежедневно, напоминает компания. Правда, на МКС работает уже второе поколение космического суперкомпьютера HPE Spaceborne-2, разработчики которого отмечали проблемы с SSD и кешами процессоров из-за радиации. На МКС была протестирована и edge-платформа AWS Snowcone. Более того, ИИ-софт AWS для анализа снимков уже успел поработать на низкоорбитальном спутнике.

Стартап Lumen Orbit анонсировал раунд инвестиций, в ходе которого планируется привлечь $2,4 млн на строительство космических дата-центров. По данным Datacenter Dynamics, компания надеется развернуть сотни низкоорбитальных спутников с ускорителями на базе GPU, способных выполнять роль распределённого ЦОД для других космических аппаратов — во многих случаях отпадёт необходимость отправки данных на Землю.

По словам главы компании Филипа Джонстона (Philip Johnston), миссия Lumen заключается в запуске группировки орбитальных дата-центров для периферийных вычислений в космосе. Прочие спутники будут отправлять такому космическому ЦОД «сырые» данные на ИИ-обработку, после которой уже готовые результаты будут переправляться на Землю. Это позволит сэкономить пропускную способность космических каналов связи и избежать дорогостоящей переправки массивов данных туда-обратно, да ещё и с высокой задержкой.

Компания рассчитывает разместить 300 спутников на высоте около 315 км. Тестовый 60-кг экземпляр намерены отправить уже в мае 2025 года с помощью ракеты SpaceX Falcon 9. Стартап сотрудничает с Ansys и Solidworks, уже подписано несколько меморандумов о взаимопонимании на сумму более $30 млн и даже есть первый потенциальный клиент, который готов опробовать систему в тестовом режиме. Через полгода после теста планируется запустить восемь спутников, а ещё через полгода должны появиться пять орбитальных «колец».

Источник изображения: NASA

Lumen стала последней в ряду компаний, желающих разместить вычислительные мощности на орбите. Axiom Space планирует запустить ЦОД на своей космической станции в 2026 году, а NTT и SKY Perfect JSAT уже в 2025 году надеются развернуть спутники для хранения и обработки данных. Крупную вычислительную систему-буксир Blue Ring намерена запустить Blue Origin, но в этом случае речь идёт уже о геосинхронном, а не низкоорбитальном проекте. Концепцию внеземных ЦОД изучают и в Евросоюзе, а ESA сотрудничает с Intel и Ubotica в работе над ИИ-кубсатом PhiSat-1.

Американская Lonestar Data Holdings провела финальную фазу тестов ЦОД-технологий будущего с помощью лунного посадочного модуля Odysseus («Одиссей»), относительно успешно добравшегося до Луны. Datacenter Dynamics напоминает, что эксперимент провели в рамках миссии IM-1 компании Intuitive Machines.

Lonestar передала тексты Декларации независимости и Конституции США с Земли на Луну, а также текст Билля о правах и некоторые данные для штата Флорида. Декларацию отправляли на Odysseus неоднократно — сначала во время полёта к Луне, потом при выходе на окололунную орбиту. Эти тесты были ориентированы на проверку надёжности передачи и хранения данных.

Следующая миссия, тоже при участии Intuitive Machines, предусматривает размещение на Луне небольшого ЦОД. Речь идёт о проекте IM-2, который получит специальный SSD-модуль ёмкостью 8 Тбайт и единственную ПЛИС Microchip PolaFire SoC. Этот комплекс станет первым лунным дата-центром Lonestar, хотя и очень простым. Компания намерена проверить, как подобная СХД поведёт себя в экстремальных условиях на поверхности спутника Земли.

Изображение: Intuitive Machines

Впрочем, до реализации IM-2 ещё далеко, особенно с учётом технических проблем, которые привели к не вполне удачному выполнению миссии IM-1, на участие в которой Lonestar привлекла немалые средства. Хотя на первом этапе при посадке проблемы удалось частично решить, позже выяснилось, что посадочный модуль опрокинулся, но смог передать некоторые данные, в том числе связанные с миссией Lonestar. В компании сообщили о «непревзойдённом коммерческом успехе» и даже открытии новой эпохи лунных проектов.

Министерство обороны Италии изучает возможность формирования «военно-космического облака» и поручила поддерживаемому государством подрядчику Leonardo проверить концепцию. По данным The Register, проект Military Space Cloud Architecture (MILSCA) предполагает формирование архитектуры, обеспечивающей правительство и вооружённые силы высокопроизводительными вычислениями и хранилищами данных в космосе.

План предусматривает создание группировки спутников, каждый с FP32-производительностью 250 Тфлопс и хранилищем ёмкостью не менее 100 Тбайт данных. Ещё 100 Тбайт будет зарезервировано на Земле. Все ресурсы будут связаны друг с другом для поддержки выполнения задач, касающихся ИИ и анализа данных. Фактически речь идёт о гигантском, разнесённом в пространстве суперкомпьютерном кластере. Для сравнения — в состав кластера HPE Spaceborne-2 на МКС входит ускоритель NVIDIA T4 с FP32-производительностью 8 Тфлопс.

Источник изображения: Leonardo

В Leonardo обещают быструю обработку данных на орбите и утверждают, что коммуникации будут менее уязвимы, чем наземные. Пользователи получат гарантированный доступ к телеком-услугам, данным наблюдения за Землёй, а также навигационным сведениям в любое время в любой части планеты. Кроме того, группировка послужит важным «бэкапом» для наземных центров, если с теми что-то случится.

Leonardo и её совместные предприятия Telespazio и Thales Alenia Space изучат в ближайшие пару лет целесообразность создания такой группировки. В ходе первой фазы исследований участники проекта определятся с архитектурой всей системы, а в ходе второй попытаются провести симуляцию группировки с помощью «цифрового двойника» на суперкомпьютере Davinci-1. Она поможет заранее выявить потенциальные проблемы и оценить зоны покрытия.

Источник изображения: Leonardo

Оборудование потребует специальной защиты от космической радиации. Также предстоит решить вопросы энергоснабжения и терморегулирования. Кроме того, придётся по возможности минимизировать массу оборудования, доставляемого в космос. Дело осложняется тем, что для получения заданных характеристик придётся использовать достаточно горячие чипы, выполненные по тонким техпроцессам.

Leonardo не впервые просят оценить перспективы космических вычислений. В 2022 году совместное предприятие Thales Alenia Space, созданное Leonardo и французской Thales, наняли для оценки перспектив космических ЦОД в рамках исследовательской программы Horizon Europe. Правда, на тот момент речь шла об экопроекте, а не группировке военного назначения.

Недавно компания Axiom Space также заявила, что построит и выведет на орбиту ЦОД для поддержки миссий своей коммерческой космической станции. Компания намеревалась снизить зависимость от наземных сервисов. Blue Ring тоже планирует предоставлять вычисления в космосе. Наконец, Lonestar Data Holdings привлекает средства для постройки ЦОД на Луне.

На следующей неделе планируется запуск на Международную космическую станцию (МКС) обновлённого варианта специального вычислительного модуля HPE Spaceborne Computer-2. Как сообщает Национальная лаборатория МКС, это коммерческая версия суперкомпьютера из серийных компонентов, созданная на основе серверов семейств HPE EdgeLine и ProLiant.

Организаторами запуска выступают NASA, Northrop Grumman и SpaceX. Старт должен состояться 29 января 2024 года в рамках миссии NG-20 — борту корабля Northrop Grumman Cygnus планируется доставить на станцию различные научные материалы, оборудование и компоненты. Одним из грузов будет и обновлённая версия Spaceborne-2, ранее отправленного на МКС в феврале 2021 года и вернувшегося на Землю 11 января 2023. Первый компьютер серии Spaceborne отправили на МКС 14 августа 2017 года, возвращение состоялось 4 июня 2019.

Источник изображения: NASA

По данным Datacenter Dynamics, в состав системы всё ещё входят x86-серверы HPE Edgeline EL4000 с одним GPU и HPE DL360 Gen10. Обновлённая система протестирована HPE и передана NASA. Всего по требованию NASA пришлось внести 516 корректировок. Например, HPE в сотрудничестве с KIOXIA оснастила систему дополнительным хранилищем. Суперкомпьютер поможет продолжающимся на МКС исследованиям, обеспечив более быструю обработку наблюдений со станции за Землёй и более эффективный мониторинг здоровья астронавтов.

Основатель Amazon Джефф Безос (Jeff Bezos) поделился информацией о планах курируемой им аэрокосмической группы Blue Origin, сообщает Datacenter Dynamics. Он обнародовал новые данные о проекте Blue Ring, впервые анонсированном в октябре 2023 года.

По словам Безоса, Blue Ring будет очень интересным космическим аппаратом, предназначенным для вывода на геосинхронную орбиту или в окрестности Луны до 3 т полезной нагрузки. Буксир обеспечит как «химическую», так и «электрическую» тягу. При этом клиентам предлагаются особые услуги. В частности, аппарат будет контролировать температурные режимы, обеспечивать электропитание для выводимых в космос объектов, связь и вычисления. Другими словами, при разработке нагрузки потенциальные клиенты могут рассчитывать на определённые возможности Blue Ring.

Особенный интерес представляют вычислительные мощности. По словам Безоса, речь идёт об устойчивом к воздействию космической радиации оборудовании — на борту Blue Ring его необычайно много. Отправляемые клиентами в космос объекты смогут пользоваться вычислительными мощностями перевозчика. Речь идёт об урезанном варианте Amazon Web Services (AWS), но в окрестностях Земли и Луны.

Источник изображения: Blue Ring

Blue Origin — далеко не единственная компания, намеренная предлагать собственные космические буксиры. В число конкурентов входят Northrup Grumman, Rocket Lab, Momentus, Firefly Space и Astroscale. Но грузоподъёмность Blue Ring, как ожидается, будет самой высокой. Что касается вычислений на орбите, конкуренты имеются и здесь — буквально недавно Axiom Space, которая уже сотрудничает с AWS, подробно рассказала о планах строительства космического ЦОД. Соответствующие проекты изучают и в Евросоюзе, а Lonestar Data Holdings намерена развернуть хранилище на Луне.

Blue Origin планирует как можно скорее представить космический буксир с ЦОД, поскольку, по словам самого Безоса, компания должна быстрее развиваться. Более того, миллиардер заявил, что желание уделять больше внимание новой компании стало одной из причин, по которой он покинул пост главы Amazon. В последние месяцы Blue Origin покинули несколько топ-менеджеров, включая её главу Боба Смита (Bob Smith), на место которого пришёл один из функционеров Amazon Дэйв Лимп (Dave Limp). Есть и позитивные новости — после нескольких отсрочек Blue Origin успешно завершила полёт ракеты New Shepard.

Аэрокосмическая компания Axiom Space намерена создать в космосе орбитальный дата-центр. Как сообщает Datacenter Dynamics, она уже занимается разработкой «первой коммерческой космической станции», первый модуль которой должен быть выведен на орбиту в 2026 году. Изначально он будет пристыкован к МКС, но останется в космосе даже после того, как ту утилизируют.

В рамках проекта Axiom совместно с Kepler Communications US и Skyloom Global попытается интегрировать систему оптической межспутниковой связи (OISL) в первый модуль своей станции. Это обеспечит передачу и приём данных космического ЦОД с помощью ретрансляторов Kepler и Skyloom. Предполагается, что скорость OISL составит до 10 Гбит/с, а связь будет соответствовать стандартам Агентства космического развития (SDA) при NASA.

Источник изображения: Axiom Space

Начало работы ЦОД ODC T1 объёмом около 0,5 м³ запланировано к 2027 году. До этого Axiom установит в 2024 году малый прототип на МКС для оценки возможного поведения оборудования в космосе. В компании считают, что это будет беспрецедентное коммерческое решение, масштабируемое и экономичное. ЦОД намереваются применять для предоставления «космических» облачных сервисов без необходимости обращения к наземной инфраструктуре. Сама Axiom пользуется услугами AWS, совместно с которой на МКС уже была протестирована edge-платформа.

Axiom Space рассчитывает, что в дальнейшем будут созданы ЦОД не только на орбите Земли, но и на Луне и даже на Марсе. Японская NTT уже договорилась со SKY Perfect JSAT о запуске собственных космических ЦОД в 2025 году, Blue Origin (Amazon) также намерена внедрять космическую облачную инфраструктуру. Концепцию космических дата-центров изучают и в Евросоюзе. Наконец, Lonestar Data Holdings, специализирующаяся преимущественно на системах хранения данных, также готовится развернуть свои ЦОД на Луне.