Adatközpontokra (DC) egyre nagyobb szükség van az űrben is. A Föld körüli pályán működő létesítmények szolgálják majd ki a növekvő űralapú műveletekhez kapcsolódó adattárolási piacot. Ehhez azonban jóval szigorúbb feltételeknek kell megfelelniük, mint a földi változatoknak.
Az űrbe telepítendő adatközpontok ma még kísérleti fázisban vannak, de komoly potenciált rejtenek magukban. Több vállalat – köztük a Microsoft, az Amazon, a Northrop Grumman, a Lockheed Martin és számos startup – már aktívan vizsgálják, sőt tesztelik is ezt az irányt.
Az adatfeldolgozást és -tárolást Föld körüli pályára, vagy azon túlra helyezni, csökkentheti a földi infrastruktúra terhelését és új lehetőségeket nyithat meg.
Eleinte várhatóan hibrid modellek alakulnak ki, ahol az adatokat részben földi, részben űrbeli egységek dolgozzák fel – különösen kritikus vagy érzékeny alkalmazások esetén.
A már jó ideje zajló különféle űrmissziókban is egyre nagyobb az igény a számítási és tárolási kapacitásokra. Ezt jól szemlélteti, az összehasonlítás az első Apollo-misszióban, az embereket a Holdra juttató első Apollo-küldetésben használt irányító számítógépes rendszer és a ma jellemzően használt rendszerek képességei között.
Az előbbi 2 KB RAM-mal és 72 KB tárhellyel rendelkezett, míg a modern számítógépek általában 64 GB RAM-mal és 0,5-1 TB tárhellyel rendelkeznek. Ez 32 milliószor több RAM-nak és 7-15 milliószor nagyobb kapacitásnak felel meg.
A DC-k űrbe juttatását már eddig is számos megállapodás és kezdeményezés kíséri
Az egyik ilyen Eric Schmidt, a Google volt vezérigazgatójának a nevéhez fűződik, aki a a Relativity Space hordozórakéta-szolgáltatóba fektetett be, a DC-k űrbe juttatása érdekében.
Az adatközpontok űrbe indítása segíthet a hatékony működés, az AI, az adatközponti szuverenitás és az adatbiztonság iránti növekvő igény kielégítésében.
Az Analysys Mason Space cloud computing: trends and forecast 2024-2034 című tanulmánya szerint az űrinfrastruktúrából származó kumulált felhőalapú adatforgalom 2024. és 2034. között világszerte eléri az 1151 exabájtot(EB) (egy exabájt ezer petabájt, vagy egymillió terabájt).
A műholdakon keresztüli globális felhőalapú adatforgalom
Az űrbeli számítástechnikai eszközök által kiszolgált igény ennek valószínűleg töredéke lesz, de ez az arány növekedni fog, ahogy a Földön kívüli tevékenység is növekszik, és egyre több távoli számítástechnikai helyszínre nyílik szükség.
A mesterséges intelligencia(AI) alkalmazása több űrbeli felhasználási területen is növelni fogja a feldolgozási igényeket, ami a DC-k iránti kereslet növekedéséhez vezet.
Felhőalapú adatforgalom műholdon keresztül
Az űralapú adatközpontok iránti korai kereslet nagy része az alacsony Föld körüli pályán (LEO) működő kommunikációs rendszerekből származik majd. Az átjárókon vagy a műholdak közötti optikai kapcsolatokon keresztül végbemenő hatékony forgalomirányítás képessége az űrbázisú DC-k egyik fő felhasználási területe.
Ami legalább ennyire fontos, mindez a szoftveresen definiált műholdak irányába mutató tendencia, ahol a hardver újrakonfigurálható a fedélzeti számítástechnika segítségével.
A későbbiekben a Föld-megfigyelő platformok is az űrbázisú DC-k fontos felhasználási területévé válnak; az egyre növekvő földfelszíni igények, a katonai szervezetek űrfelügyelete és a kereskedelmi űrállomások mind hatalmas adathalmazokat generálnak.
A Nemzetközi Űrállomás már több bemutatónak is otthont adott, az Axiom Space pedig kijelentette, hogy 2027-ben indítandó magánállomásához DC-t épít.
Szükség is lesz rá, hiszen a LEO-kommunikációs és Föld-megfigyelési piac naponta nagy mennyiségű adatot fog termelni. A helyi tárolás és feldolgozás elérhetősége nagyon keresett lesz, mivel kisebb késleltetést kínál, mint a Földre lefelé továbbított nyers adatok.
Végül pedig a Földön kívüli, elsősorban a Holdra irányuló küldetések is jelentős kereskedelmi és tudományos értéket képviselnek majd. Ezeknek a fedélzeti tárolási és feldolgozási lehetőségei eddig is korlátozottak voltak, ezért mind biztonsági, mind szuverenitási okokból jobb számítási kapacitásokra lesz szükség.
Szigorú követelmények várnak az űrközpontok építői számára
Az űrközpontok üzemeltetőinek számos problémát kell megoldaniuk a megbízható és hatékony szolgáltatás érdekében. Ezek közül a legfontosabb a hőgazdálkodás.
A földi DC-k esetében ez már most komoly problémát jelent, amire kézenfekvő megoldás a vízhűtés. Az egyik legizgalmasabb európai projektben ráadásul tengervizet használnak, amiről itt számoltunk be részletesen.
A világűrben – víz hiányában – a hőelvezetésre korszerű anyagokat és hősugárzókat használnak, de a mikrogravitációs környezet miatt vannak korlátok, különösen a nagyobb infrastruktúrákban a folyadékalapú hőátvitel esetében.
Ez a kihívás, valamint az űrben rendelkezésre álló korlátozott hasznos teljesítmény azt jelenti, hogy az űrkutatásban használt számítógépek elektronikájának tervezésekor jelentős figyelmet kell fordítani – hívják fel a figyelmet az Analysys Mason szakértői.
Emellett az űrből érkező sugárzás is befolyásolhatja a számítási hatékonyságot, és az űrbázisú DC-kben elhelyezett chipeknek meg kell küzdeniük ezzel a kihívással is, ami igen költségesnek ígérkezik.
A sugárzásálló chipek, amelyeknek nincs vagy csak alacsony a sugárzásállósága, jellemzően néhány ezer dollárba kerülnek, de a teljes sugárzásállósággal rendelkező chipek ára közel negyedmillió dollár is lehet.
A sugárzási probléma megoldását segíthetik azok a szoftverprogramok, amelyek felügyelik az alkatrészek egészségi állapotát, és szállítják a megbízható számítási eredményeket, valamint biztosítják a kibertámadások elleni védelmet.
Az űrbázisú DC-knek adatredundanciát kell biztosítaniuk, ha meg akarják közelíteni a földi DC-k képességeit, de ez kihívást jelent, mivel az űrben korlátozottak az erőforrások, például az energiaellátás. (Az adatredundancia azt jelenti, hogy egy adatot vagy információt több helyen is tárolunk egy adatbázisban vagy számítógépes rendszerben.)
Az adatredundancia a katasztrófa utáni helyreállítást és az üzletmenet folytonosságát is javítja, ezért fontos követelmény minden DC-vel szemben.
Innovatív megoldások kellenek az űrellenálló DC-khez
Minden jel arra mutat, hogy az űrben a számítástechnika az űrbe telepített adatközpontokon keresztül fog terjedni, de innovatív megoldásokra van szükség ahhoz, hogy olyan DC-ket fejlesszenek ki, amelyek ellenállnak az űrben uralkodó zord környezetnek.
Az űrközpontú DC-k piacának bővülésével több ingatlan és energia, valamint jobb fűtéskezelés áll majd rendelkezésre; ez javítani fogja az űrközpontok értékállóságát az űrben.
A nem túl távoli jövőben már több tíz, vagy akár több száz szervernek otthont adó orbitális DC-k fontos eszközök lesznek az űrben zajló egyre bonyolultabb küldetésekhez- emelik ki a szakértők.
Amit még érdemes tudni az űripari adatközpontokról
Előnyei
1. Természetes hűtés
• Az űr hidege ideális környezetet nyújthat a hűtéshez, ami az egyik legnagyobb költségtétel egy adatközpontnál.
• A vákuum és az extrém alacsony hőmérséklet elméletileg segíthet passzív hűtési rendszerek kialakításában.
2. Megújuló energiaforrások (napenergia)
• A napsugárzás intenzitása az űrben sokkal erősebb, mint a Földön, így nagy hatékonyságú napelemes rendszerekkel működtethetők ezek az egységek.
3. Alacsony késleltetés bizonyos régiók számára
• A Föld körüli pályán keringő adatfeldolgozó egységek gyorsabb elérést biztosíthatnak olyan helyeken is, ahol nincs kiépített infrastruktúra.
4. Földi infrastruktúra tehermentesítése
• A globális adatmennyiség exponenciálisan nő; az űr-adatközpontok segíthetnék ezt a terhelést elosztani.
• Különösen előnyös lehet katasztrófaálló rendszerek és kritikus tartalék-infrastruktúra létrehozásatalában.
Kihívások
1. Sugárzásvédelem – az űrben a kozmikus sugárzás komoly fenyegetést jelenthet a hardverelemekre.
2. Karbantartás – ha valami hiba következik be az eszközök, vagy a komplett rendszer működésében, nehéz vagy drága azokat javítani.
3. Kezdeti költségek – bár folyamatosan csökkennek, de még mindig igen drága hardvert juttatni az űrbe.
4. Adatvédelmi és jogi kérdések – kinek a törvényei vonatkozzanak az űrbeli adattárolásra?
A téma úttörő fejlesztői
Microsoft – Project Natick és mások
• A Microsoft korábban víz alatti adatközpontokat tesztelt (Natick), és már akkor nem zárta ki az űr-adatközpontok lehetőségét a jövőben.
• A cég már most integrálja a felhőszolgáltatásait műholdas kommunikációs rendszerekkel. (Azure Orbital)
Lonestar Data Holdings
• A cég már 2022-ben bejelentett, hogy a Holdon szeretne mini adatközpontokat üzemeltetni.
• A cél: adatok tárolása és biztonsági mentése Hold-közeli pályán vagy a Hold felszínén.
Amazon / AWS Ground Station
• Nem konkrét adatközpontokkal, de erősen fejlesztik a műholdas kommunikációval integrált felhőszolgáltatásokat ami az első lépés lehet a teljesen Földön kívüli infrastruktúra felé.
