OrbitsEdge, планирующая строительство микро-ЦОД в космическом пространстве, заключила долгосрочное соглашение о сотрудничестве с Vaya Space, занимающейся разработкой ракет-носителей для запуска малых спутников. Условия сделки пока не разглашаются.

OrbitsEdge уже сотрудничает с AWS, HPE, NVIDIA, Milky Way Economy и Red Hat над проектом создания спутниковой платформы, которая позволит размещать серверы на низкой околоземной орбите (LEO). Orbits Edge намерена организовать обработку значительных объёмов данных на орбите и наладить связь с другими спутниками сбора и обработки их данных без отправки на Землю. В будущем намечается создания целой группировки ЦОД — Astraeus на орбите.

Источник изображения: Orbits Edge

Спутниковая платформа OrbitsEdge SatFrame с питанием от солнечной энергии будет нести 5U-стойку для серверов с малой глубиной (18″), но в дальнейшем будет возможно размещение и 36″ решений. В SatFrame используется фирменная система охлаждения, а также защита от космического излучения. В 2019 году OrbitsEdge заключила соглашение с HPE об использовании решений серии Edgeline EL8000. Тестовый запуск планировалось осуществить ещё в конце 2021 года, но полёт так и не состоялся.

По словам представителя Vaya Space, это уже третье крупное соглашение, заключённое со спутниковыми операторами за последние месяцы. Известно, что Vaya уже заключила контракты с Alya Nanosatellites Constellation E.O и All2Space. Vaya Space, основанная ещё в 2017 году, до сих пор не запустила своей первой ракеты. Ближайший старт намечен на 2023 год. Уникальным решением компании является использование напечатанных на 3D-принтере топливных гранул.

Облачная платформа Amazon Web Services (AWS) объявила о партнёрстве с американским стартапом в области космического туризма Axiom Space, в рамках которого компании совместно занимаются разработкой более эффективных способов анализа данных миссий с помощью edge-системы AWS Snowcone. Она была протестирована во время Ax-1, одной из первых частных космических миссий на МКС, которая включает сразу 25 различных исследований, в результате чего каждый день генерируются терабайты данных.

Пропускная способность каналов связи на МКС довольно слабая из-за ограниченной инфраструктуры, что затрудняет отправку данных и изображений на Землю для обработки. Пока это вызывает лишь незначительные неудобства при движении МКС по орбите, но в дальнейшем станет серьёзной проблемой, когда космические экспедиции будут отправляться на более значительные расстояния, например, к Марсу. Тогда будут наблюдаться более длительные задержки с передачей и обработкой информации из-за огромных расстояний и большого объёма данных.

Изображения: AWS

AWS объявила на конференции Amazon re:MARS 2022 об успешном тестировании связи с модулем Snowcone на МКС и возможности обработки информации в космосе. Это первый случай, когда AWS удалённо управляет периферийным устройством обработки и хранения данных общего назначения на МКС, причём с несколькими уровнями шифрования. В течение 7 месяцев AWS работала с Axiom и NASA, чтобы обеспечить безопасную отправку устройства на МКС. Устройство прошло целый ряд тестов, включая детальный тепловой анализ и ряд лабораторных испытаний, которые имитировали случайные вибрации ракеты во время запуска и космического корабля во время полёта.

Стартап Lonestar объявил о планах по созданию дата-центров на Луне. Для проверки концепции Lonestar планирует отправить первое оборудование в рамках лунной миссии Intuitive Machines IM-2, которая запланирована на декабрь 2022 года. По замыслу компании, лунный ЦОД обеспечит выполнение периферийных вычислений для будущих миссий, а также работу сервисов резервного копирования и аварийного восстановления данных.

Стартап утверждает, что Луна является «идеальным местом» для предоставления премиум-услуг по хранению данных. Компания уже получила венчурние инвестиции и даже подала заявку в Международный союз электросвязи на использование радиочастотного спектра на Луне. В числе партнёров стартапа числятся калифорнийская компания Skycorp Inc., специализирующаяся на орбитальной логистике, и Canonical, известная в первую очередь как создатель Ubuntu.

Источник изображения: Intuitive Machines

NASA планирует вернуться к пилотируемым миссиям на Луну с 2025 года в рамках программы Артемида (Artemis) и уже приступило к разработке ИТ-инфраструктуры. Помимо участия в проектах NASA, у Lonestar Holdings также есть планы по коммерциализации своих разработок. Стартап, например, использовал серверы на Международной космической станции (МКС) для выпуска невзаимозаменяемых токенов (NFT).

Во второй половине года Lonestar планирует отправить программную «виртуальную полезную нагрузку» в миссии Intuitive Machines IM-1 и уже после этого в рамках миссии IM-2 отправить оборудование на Луну. Речь идёт о сервере и модуле хранения размером с книгу, работающем на солнечной энергии. Оборудование будет создано компанией Skycorp с использованием многоядерных процессоров RISC-V.

Периферийные вычисления подразумевают работу достаточно мощных серверов в нестандартных условиях. Казалось бы, 400 километров — не такое уж большое расстояние. Но если это высота орбиты космической станции, то более «периферийное» место найти будет сложно. А ведь если человечество планирует и далее осваивать космос, оно неизбежно столкнётся и с проблемами, свойственными космическим ЦОД.

Первый космический суперкомпьютер, как его окрестили создатели из HPE, появился в 2017 году и успешно проработал на орбите 615 дней. Инженеры учли выявленные особенности работы такой системы на орбите и в прошлом году отправили на МКС Spaceborne-2 (SBC-2), который стал вдвое производительнее предшественника.

HPE Spaceborne-1

Хотя SBC-2 по земным меркам и невелик и состоит всего из двух вычислительных узлов (HPE Edgeline EL4000 и HPE ProLiant DL360 Gen10, совокупно чуть более 2 Тфлопс), это самая мощная компьютерная система, когда-либо работавшая в космосе. К тому же, это единственная космическая вычислительная система, оснащённая ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

HPE Spaceborne-2 (Изображения: HPE)

Теперь же HPE сообщает, что эта машина меньше чем за год помогла в проведении 24 важных научных экспериментов. Всё благодаря достаточно высокой производительности. Одним из первых стал стал анализ генов — обработка данных непосредственно на орбите позволила снизить объём передаваемой информации с 1,8 Гбайт до 92 Кбайт. Но это далеко не единственный результат.

Так, ИИ-ускорители были задействованы для визуального анализа микроскопических повреждений скафандров, используемых для выхода в открытый космос. Они же помогли в обработке данных наблюдения за крупными погодными изменениями и природными катаклизмами. Также был проведён анализ поведения металлических частиц при 3D-печати в невесомости, проверена возможность работы 5G-сетей космических условиях, ускорены расчёты требуемых объёмов топлива для кораблей и т.д.

Ряд проблем ещё предстоит решить: в частности, в условиях повышенной космической радиации существенно быстрее выходят из строя SSD, что естественно для технологии, основанной на «ловушках заряда». По всей видимости, для дальнего космоса целесообразнее будет использовать накопители на базе иной энергонезависимой памяти. Впрочем, при освоении Луны или Марса полагаться на земные ЦОД тоже будет трудно, а значит, достаточно мощные вычислительные ресурсы придётся везти с собой.

Бытует мнение, что в космической отрасли используется всё самое лучшее, включая компьютерные компоненты. Это не совсем так: вы не встретите в космических аппаратах 18-ядерных Xeon и ускорителей Tesla. Во-первых, энергетические резервы за пределами Земли строго ограничены, и даже на МКС никто не будет тратить несколько киловатт на питание «космического суперкомпьютера». Во-вторых, практически вся электроника, работающая за пределами атмосферы, выпускается в специальном радиационно-стойком исполнении. Чаще всего за счёт техпроцессов «кремний на диэлектрике» (SOI) и «сапфировая подложка» (SOS), используется также биполярная логика вместо менее стойкой к внешним излучениям CMOS.

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мощными в космосе считаются такие решения, как BAE Systems серии RAD, особенно новая RAD5500 (от 1 до 4 ядер, 45-нм SOI, PowerPC, 64 бита). Четырёхъядерный вариант RAD5545 развивает производительность более 3,7 гигафлопс при потреблении около 20 ватт. Иными словами, вычислительные мощности в космосе тоже растут, но совсем иными темпами, нежели на Земле. Тому подтверждением служит недавно вступивший в строй на борту Международной космической станции компьютер HPE Spaceborne. Если на Земле мощность суперкомпьютеров измеряется десятками и сотнями петафлопс, то Spaceborne куда скромнее — судя по проведённым тестам, его вычислительная мощность достигает 1 терафлопса. Достигнута она путём сочетания современных процессоров Intel с ускорителями NVIDIA Tesla P100 (NVLink-версия).

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Для космических систем это большое достижение, и не стоит иронизировать над этим показателем производительности. Интересно, что сама по себе система Spaceborne, доставленная на борт станции миссией SpaceX CRS-12, является своего рода экспериментом на тему «как чувствуют себя в космосе обычные компьютерные комплектующие». Это связка из двух серверов HPE Apollo 40 на базе Intel Xeon, объединённая сетью со скоростью 56 Гбит/с. 14 сентября на систему было подано питание (48 и 110 вольт), а недавно проведены первые тесты High Performance LINPACK.

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Пока Spaceborne не будет использоваться для анализа научных данных или управления какими-либо системами станции. Его миссия — продемонстрировать то, насколько живучи обычные серверы в космосе. Результаты постоянных тестов будут сравниваться с аналогичной системой, оставшейся на Земле. Тем не менее, достижение первого терафлопса в космосе является своеобразным мировым рекордом. Это маленький шаг для супервычислений, но большой для всей космической индустрии, поскольку за Spaceborne явно последуют его более совершенные и мощные потомки.