Домой Новости ИИ ИИ в иллюминаторе: перспективы орбитальных дата-центров

ИИ в иллюминаторе: перспективы орбитальных дата-центров

Орбитальные дата-центры для ИИ: фантастика или неизбежное будущее космических вычислений?

Тем не менее далеко не все эксперты готовы видеть в ближнем космосе новую площадку для размещения центров обработки данных (ЦОДов), причём в первую очередь ориентированных на решение задач искусственного интеллекта — наиболее энерго- и ресурсоёмких из всех, что в массовом порядке решает сегодня человечество с применением компьютеров. Не далее как в феврале Сэм Альтман (Sam Altman), генеральный директор OpenAI, поднял на смех Илона Маска (Elon Musk), занимающего (помимо прочих высоких кресел) пост руководителя космической компании SpaceX. Альтман, даром что большего оптимиста по части прогресса высоких технологий в ИИ-сфере ещё поискать, заявил, что уж по крайней мере в текущем десятилетии (то есть до начала 2030-х) практического смысла в выведении ИИ-ЦОДов на орбиту точно не будет. Незадолго же перед тем SpaceX обнародовала масштабные планы по размещению в космосе как раз таких дата-центров, числом до одного миллиона, — и уже приступила к найму инженеров соответствующих специальностей и к проработке иных практических мер по реализации своих планов. Другие компании, занятые разработкой генеративных моделей и оборудования для их тренировки/инференса, — также стоят скорее на амбициозных позициях Маска, чем на стороне осмотрительного Альтмана. Это и Google со своим проектом Suncatcher; и Nvidia, которая привлекла партнёра, Starcloud, для вывода на орбиту 60-килограммового спутника, начинка которого включает действующий графический процессор H100; и целый ряд других игроков, в том числе из Евросоюза и КНР.

Так кто же всё-таки прав: энтузиасты, что стремятся начать развёртывание ИИ-ЦОДов в околоземном пространстве ещё до 2030-го, или скептики вроде Альтмана, предпочитающие пока держаться поближе к грешной Земле?

Схема орбитального ЦОДа с фотоэлементами и радиаторами охлаждения
Проект космического сервера Источник: 3dnews.ru

Один из проектов орбитального ЦОДа: для каждого спутника сборка из фотоэлементов [1] площадью в 1024 кв. м генерирует 240 кВт мощности, одновременно загораживая серверную ферму от Солнца. Процессоры на этой ферме снабжены жидкостным охлаждением с выводом циркулирующего теплоносителя в обширные трубчатые радиаторные панели [2], которые рассеивают тепло непосредственно в космос — исключительно за счёт радиационного переноса. Для выхода на 1 ГВт суммарной вычислительной мощности потребуется объединить высокоскоростными, желательно лазерными, каналами связи выведенные на низкую околоземную орбиту 4300 таких спутников суммарной массой 30 млн кг (источник: IEEE Spectrum)

⇡#Космический масштаб

Технический прогресс во многом движется соображениями выгоды: далёкий от совершенства, зато доступный прямо сейчас и обладающий потенциалом развития на будущее инструмент зачастую оказывается незаменимым при решении по-настоящему масштабных задач. Так, жажда золота и пряностей погнала крохотные хрупкие европейские каравеллы эпохи Великих географических открытий вокруг Африки и через Атлантику — в то время как располагавшая ещё в начале того же XV века монструозными «кораблями-сокровищницами» (до 122 м в длину, поделённые водонепроницаемыми переборками на изолированные отсеки трюмы, четыре палубы, девять мачт) китайская империя Мин не торопилась направлять свой флот для завоевания новых земель. Ведь нехватки каких бы то ни было актуальных в ту пору ресурсов, в отличие от ренессансной Европы, Поднебесная не испытывала, да и экономические соображения сбрасывать со счетов не стоит. Экспедиции Колумба и Магеллана обошлись сравнительно недорого, потребовав лишь частного финансирования (пусть с привлечением средств венценосных особ — средств коронных, родовых; не государственных), и достаточно скоро с лихвой окупились. А «Золотой флот» адмирала Чжэн Хэ (郑和) пожирал до 30% ежегодных поступлений в бюджет империи Мин, не обеспечивая сколько-нибудь заметного возврата инвестиций за разумное время, за что и был в итоге отправлен на слом. Даже чертежи «кораблей-сокровищниц» усердные императорские чиновники уничтожили — дабы и будущим поколениям неповадно было ввергать страну и народ в бесцельные расходы.

Вывод дата-центров за формальную границу атмосферы тоже на первый взгляд представляется бездонной финансовой дырой: пока наиболее доступная по цене коммерческая доставка грузов на низкую околоземную орбиту (с использованием многоразовой ракеты Falcon Heavy) обходится в 1,5–1,6 тыс. долл. США за 1 кг, что делает одно только размещение сети космических ЦОДов (а это миллионы килограммов!) на орбите делом неимоверно затратным. Компания SpaceX неугомонного Илона Маска пообещала, выйдя на расчётный режим регулярных запусков с возвращаемыми ступенями, довести этот показатель до 100 долл./кг, а затем и менее, что не на шутку воспламенило сердца энтузиастов орбитализации ИИ. Ведь, согласно подсчётам аэрокосмического инженера Эндрю Маккалипа (Andrew McCalip), в эпоху до воплощения в жизнь амбициозных планов SpaceX дата-центры в космосе строить попросту неразумно: себестоимость условного 1 ГВт их вычислительной мощности будет в 7−10 раз превышать таковую для типичного наземного ЦОДа — даже с учётом всех отягощающих возведение последнего неудобств (стоимость земли, необходимость обеспечения водой, зарплаты сотрудников и т. д.).

График сравнения себестоимости ЦОДа на Земле и на орбите
Сравнение затрат на гигаватт мощности Источник: 3dnews.ru

Составные части, из которых складывается себестоимость ЦОДа на условный 1 ГВт мощности при размещении его на Земле (слева) и на низкой околоземной орбите с доставкой туда перспективными серийными кораблями SpaceX. При достижении коммерческой цены вывода 1 кг полезной нагрузки уровня в 100 долл. проведение орбитальных вычислений обойдётся всего лишь примерно втрое дороже, чем на поверхности, — 51,10 долл./Вт против 15,85 долл./Вт (источник: Andrew McCalip via IEEE Spectrum)

Однако ожидаемое удешевление запусков на целый десятичный порядок в сочетании с применением высокоэффективных специализированных ИИ-процессоров позволит сократить этот разрыв до примерно трёхкратного. А с этим уже можно иметь дело на практике, поскольку космос велик, и места на орбите для размещения всё новых и новых узлов ЦОД предостаточно. Напротив, на поверхности планеты каждый новый масштабный дата-центр, поневоле претендующий на объективно ограниченный объём ресурсов (доступные участки земли и источники воды, наличие поблизости действующих электростанций или возможность возвести новые и т. д.), станет обходиться год от года всё дороже. Так что уже довольно скоро, вполне может статься, орбитальные ИИ-ЦОДы начнут становиться даже выгоднее наземных, — и вот тогда-то недоверчивый Сэм Альтман окажется посрамлён.

Формально говоря, эра ИИ-вычислений в космосе уже идёт: в конце 2025 г. стартап Starcloud — при помощи всё той же актуальной ракеты производства SpaceX — запустил в космос тестовый спутник Starcloud-1 с ускорителем Nvidia H100 на борту. Орбитальный сервер выполнил прямо в невесомости обучение модели NanoGPT и инференс с применением Google Gemma. Чат-бот на основе последней так обратился к пославшим его за пределы атмосферы: «Приветствую, земляне! Или, как я предпочитаю вас называть, — интригующий агрегат синего и зелёного». Спасибо, хоть не «кожаными мешками» повеличал.

Приветственное сообщение первого орбитального ИИ
Послание от спутника Starcloud Источник: 3dnews.ru

Доброжелательное послание первого орбитального ИИ оставшимся на поверхности планеты сине-зелёным агрегатам (источник: Starcloud)

Тем временем копошащийся на поверхности планеты интригующий сине-зелёный агрегат словно нарочно отрезает себе те пути дальнейшего развития высоких технологий, что не предусматривают вывода дата-центров в космос. Прошлогодний доклад Международного агентства по энергетике констатирует: уже к 2030-му (опять этот временной рубеж!) потребляемая ЦОДами Земли электрическая мощность более чем удвоится. С этой точки зрения инвестиции в орбитальные дата-центры год от года становятся всё менее пугающими, даже с учётом по-прежнему высокой стоимости доставки грузов на орбиту. Ведь стоимость эту возможно снижать инженерными средствами — как совершенствуя ракеты и наращивая регулярность запусков, так и развивая отличные от реактивного способы преодоления земной гравитации вроде орбитальных лифтов (на более долгую перспективу). Но если на поверхности планеты цена условного киловатта выработанной энергии только растёт, то на орбите всегда доступно бесплатное солнечное излучение, — хватало бы только ресурса фотоэлементов.

⇡#Бега взапуски

Ещё в середине 2024 г. компании Phantom Space и Assured Space Access объявили о намерении совместно развернуть облачную инфраструктуру в космосе — правда, запланированная ими группировка из 66 спутников под названием Phantom Cloud на решение ИИ-задач не ориентирована. Её предназначение — резервное хранение данных для партнёрских космических аппаратов и ускорение передачи спутниковой информации на Землю. Чуть позже, в сентябре того же года, компания Lumen Orbit детализировала свои планы по созданию гигаваттных дата-центров на земной орбите. На 2026-й наметили развёртывание первых пробных микроЦОДов, а уже после начала регулярной эксплуатации кораблей SpaceX Starship хотят запустить крупный дата-центр Hypercluster.

Схема функционирования облачной сети Phantom Cloud
Общая схема облачной инфраструктуры Источник: 3dnews.ru

Общая схема функционирования облака Phantom Cloud (источник: Assured Space Access)

Экономические резоны здесь очевидны: генеративные модели чем дальше, тем сильнее давят на планетарную энергосеть. Официальной информации о затраченных на тренировку GPT-5 ресурсах нет, но, согласно довольно обоснованным оценкам, в облаке Microsoft Azure для её тренировки выделили производительность, эквивалентную мегаЦОДу из 100−180 тыс. ускорителей класса H100. Собственно процесс обучения модели тянулся не менее трёх месяцев, и ещё до полугода ушло на тестирование безопасности её выдачи. Для тренировки условной GPT-6 в 2027 г. потребуется, по вполне резонным прикидкам экспертов, в десятки раз больше электроэнергии — до 45 ТВт·ч, — которая на протяжении примерно года будет питать ИИ-ЦОДы совокупной мощностью более 5,1 тыс. ГВт. А это, мягко говоря, для человечества перебор: по состоянию на начало 2026 года глобальная развёрнутая на планете мощность центров обработки данных составляет приблизительно 122,2 ГВт, а до конца текущего года в эксплуатацию введут не более пяти ЦОДов для искусственного интеллекта гигаваттного масштаба.

Успешный испытательный запуск первого аппарата Starcloud позволил создавшему его стартапу привлечь 170 млн долл. в рамках раунда финансирования Series A и выйти на оценочную капитализацию 1,1 млрд долл. Ближе к концу 2026-го ожидается доставка на орбиту аппарата Starcloud 2 уже с несколькими графическими процессорами: теперь это будут не только чипы Nvidia Blackwell, но и ASIC-микросхемы в составе серверного модуля AWS. Для демонстрации универсальности космического ЦОДа планируется разместить на его борту ещё и специализированный компьютер для криптовалютного майнинга. Сразу после успешного завершения миссии Starcloud 2 к полёту начнут готовить уже третью версию этого аппарата — массой три тонны, готовую вместить в себя ИТ-оборудование суммарной потребляемой мощностью 200 кВт. Филип Джонстон (Philip Johnston), генеральный директор и основатель стартапа, ожидает, что, едва стоимость коммерческого запуска на кораблях Starship снизится до 500 долл./кг, затраты его орбитального ЦОДа выйдут на уровень 0,05 долл. за 1 кВт·ч уходящей на вычисления электроэнергии. Для сравнения: сегодня в США расценки на расчёты в крупнейших гиперскейлерских дата-центрах удерживаются в диапазоне 0,04−0,15 долл. за 1 кВт·ч, что уже позволяет говорить об окупаемости космических вычислений в среднесрочной перспективе. Расчёты эти, конечно, сделаны с учётом важного допущения — что SpaceX, ответственная за орбитальный извоз, выйдет на заявленные ею ранее показатели за разумное время. Её Starship пока, к сожалению, склонен к «быстрой непредвиденной саморазборке» (rapid unscheduled disassembly), как Илон Маск предпочитает называть живописные взрывы своих кораблей на старте. Зато у разработчиков вычислительного «железа» всё готово: специализированный вычислительный модуль Vera Rubin Space-1 для космических ЦОДов, отличающийся тесно интегрированной архитектурой CPU–GPU и высокоскоростной шиной межсоединений, Дженсен Хуанг (Jensen Huang) представил в середине марта 2026-го.

График стоимости вывода полезной нагрузки ракетами SpaceX
Стоимость вывода 1 кг полезной нагрузки Источник: 3dnews.ru

Расценки на вывод 1 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту ракетами SpaceX в ходе запусков с различными стартовыми массами. При таком темпе удешевления выход на уровень хотя бы 200 долл./кг ожидается не ранее середины 2030-х — и то с условием не менее 180 запусков Starship ежегодно: один старт за каждые двое суток (источник: Google)

Разумеется, SpaceX не намерена участвовать в гонке орбитальных дата-центров исключительно как космический извозчик для аппаратов соперников: недаром ведь она в феврале поглотила другое предприятие из контролируемого Маском конгломерата — xAI. В январе 2026 г., как уже говорилось, компания запросила у американского регулирующего органа разрешения на формирование распределённого ЦОДа, который в перспективе будет включать до миллиона спутников. В то же время потенциальные конкуренты этого орбитального дата-центра, по всей вероятности, будут также вынуждены пользоваться услугами доведённого до ума Starship, — просто потому, что сопоставимого со SpaceX по частоте результативных запусков коммерческого орбитального доставщика на планете попросту нет. Взять хотя бы проект Google Suncatcher: он предполагает размещение на орбите группировки спутников с питанием от солнечных батарей и с оптическими каналами связи между собой; вычислительными ядрами этих космических ИИ-ЦОДов станут тензорные процессоры семейства TPU, которые успели успешно пройти проверку на устойчивость к космическому излучению. И пусть прямо о выборе подрядчика по доставке грузов на орбиту в описании проекта не говорится, все расчёты экономической целесообразности строятся на базе достижений и прогнозов SpaceX — за неимением адекватной коммерческой альтернативы. Даже с учётом того, что солнечная панель на орбите, по оценке Google, в восемь раз эффективнее вырабатывает электроэнергию, чем на Земле, всё равно доставка полезной нагрузки в космос остаётся наиболее крупной статьёй расходов для любого внепланетного дата-центра. На 2027-й запланирован запуск двух прототипов Suncatcher — и в Google надеются, что к тому времени Starship уже начнёт планово заменять нынешнего тяжеловеса коммерческого орбитального извоза, ракету Falcon Heavy.

⇡#Суровая госпожа Реальность

«По главным оценкам, в течение 2–3 лет дешевле всего располагать новые вычислительные мощности для ИИ окажется в космосе», — заявил Илон Маск в феврале. В ответ на что, собственно, Сэм Альтман и назвал идею нелепой, справедливо указав на две важнейшие её уязвимости: высокую себестоимость доставки грузов на орбиту — и неимоверные трудности с ремонтом узлов, выходящих из строя, на высоте нескольких сотен километров над земной поверхностью. Правда, если судить по количеству проектов орбитальных ИИ-ЦОДов, трудно отделаться от мысли, что Альтман — при всех его достоинствах всё-таки не занимающийся профессионально космическими полётами человек — чрезмерно пессимистичен.

Вот, скажем, китайская госкорпорация China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) вознамерилась построить «космическую цифровую интеллектуальную инфраструктуру гигаваттного класса», развернув на орбите к 2030-му дата-центры, получающие данные с Земли и обрабатывающие их в космосе за счёт получаемого от солнечных панелей дарового электричества. Опять-таки к 2030 году европейский консорциум в составе Thales Alenia Space, Ariane Group, Airbus и HPE на средства ЕС собирается продемонстрировать техническую осуществимость и экологические преимущества развёртывания крупномасштабных ЦОДов в космосе. Стартап Axiom Space начал собственную космическую одиссею с размещения вычислительного модуля на МКС, а к 2027-му надеется эксплуатировать уже три коммерческих орбитальных дата-центра, связанных оптическими линиями обмена данными. Blue Origin рассчитывает вывести на орбиту почти 52 тыс. компактных ЦОДов, а орбитальный компьютер Aurora 1000 китайской компании Comospace уже более тысячи суток работает на борту спутника Jilin-1 — прокладывая дорогу для запуска более мощного своего последователя, Aurora 5000. Словом, проектов вывода ИИ-инфраструктуры в ближний космос предостаточно, и средства в них явно вливаются немалые. Отчего же Сэм Альтман продолжает упорствовать в своём скептицизме?

Компьютерная модель испытательного спутника Starcloud
Модель первого тестового аппарата Источник: 3dnews.ru

Компьютерная модель первого испытательного спутника Starcloud (источник: Starcloud)

Первое из приведённых им важнейших возражений мы уже затрагивали: минимальная стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту сегодня колеблется вблизи отметки 1,5 тыс. долл., и без хотя бы троекратного её снижения ИИ-орбитальная революция не состоится. SpaceX делает ставку на удешевление доставки за счёт наращивания запускаемой за один раз в космос массы, — отсюда тяга Starship к гигантизму. Но на этом пути коллектив разработчиков ожидают неимоверные инженерные трудности: компании Маска никак не удаётся достичь подлинной многоразовости своей сверхбольшой ракеты, а ведь именно готовность ступеней к повторному применению с минимальной задержкой и должна гарантировать расчётный темп запусков, примерно раз в двое суток. Не будет выдержан этот темп, придётся регулярно заменять сгоревшие либо промахнувшиеся мимо посадочного стола элементы — себестоимость вывода полезной нагрузки кратно возрастёт. Здесь в полный рост поднимается извечная для всей аэрокосмической отрасли дилемма: сделать ракету прочнее — значит повысить её устойчивость к повреждениям, но одновременно утяжелить её, что ведёт к дополнительному расходу топлива и удорожанию подъёма. Добиваться прочности иными методами — значит проводить масштабные материаловедческие изыскания, что увеличит и себестоимость проекта, и сроки его реализации. А есть ведь ещё серьёзные проблемы с утечками топлива из трубопроводов, с незапуском на взлёте либо с отказом при посадочной схеме некоторых из 33 маршевых двигателей ускорителя и т. д.

Допустим, впрочем, что инженерный гений сотрудников SpaceX позволит им — с применением суперкомпьютеров и новейших достижений материаловедения — добиться своего. Пусть не к 2030-му, но хотя бы к середине следующего десятилетия запуски многоразового Starship сделаются регулярными, себестоимость вывода килограмма полезной нагрузки планомерно снизится до 500 долл./кг, затем до 200 и до 100. Сотни тысяч подготовленных космических ЦОДов займут своё место на низких орбитах… стоп, а найдётся ли оно там, это место? По некоторым оценкам, сделанным специалистами германского Института радиоастрономии им. Макса Планка, на низких орбитах с высотой до 2 тыс. км от поверхности Земли можно эффективно разместить всего лишь около 100 тыс. пассивно движущихся спутников без необходимости регулярно маневрировать, уклоняясь от столкновений. По состоянию на середину 2025 г. над Землёй уже кружили почти 12 тыс. активных спутников, что оставляет совсем мало простора для реализации проектов компактных орбитальных ЦОДов. Можно больше? Есть расчёты, позволяющие динамически расположить на низковысотных орбитах до 72 млн спутников. Но вот в чём загвоздка: сход хотя бы одного из них с траектории из-за столкновения с метеороидом моментально запускает масштабный синдром Кесслера (Kessler syndrome) — череду лавинообразно нарастающих соударений обломков.

Запуск ракеты Starship компании SpaceX
Старт сверхтяжёлой ракеты SpaceX Источник: 3dnews.ru

Второй тестовый запуск Starship в ноябре 2023 г.: все 33 двигателя Raptor на ускорителе Super Heavy Booster на старте сработали штатно; ракета взорвалась лишь примерно восемь минут спустя (источник: SpaceX)

Можно ли разместить орбитальные ЦОДы выше, где плотность спутников окажется меньше? Да, но чем выше орбита, тем дороже на неё вывести полезную нагрузку. Во-вторых, примерно в 500 км от поверхности располагается нижняя граница внутреннего радиационного пояса Земли. Дата-центры внутри этого пояса придётся утяжелять за счёт усиленной защиты от высокоэнергичных заряженных частиц — либо мириться с тем, что полупроводниковое оборудование будет выходить из строя быстрее. В обоих случаях себестоимость вырастет, отодвинув окупаемость проекта. И тут мы возвращаемся ко второму возражению Альтмана: ремонтопригодность выведенных на орбиту вычислительных систем околонулевая, поскольку дешевле запустить ещё один спутник, чем отправлять к первому робота-инженера с запчастями.

Скептики указывают ещё на целый ворох дополнительных причин, по которым размещать ЦОДы на орбите человечество не сможет себе позволить: трудности с отводом тепла от нагретых чипов в условиях вакуума, крайне невысокая энергоэффективность солнечных панелей, а также значительные задержки при обмене данными по лазерному каналу на космических дистанциях.

Генеративное изображение на тему высоких космических технологий
Иллюстрация к материалу об орбитальных ЦОДах Источник: 3dnews.ru

Какому же собеседнику генеративной модели не придётся по душе ощущение причастности к по-настоящему высоким технологиям! (Источник: ИИ-генерация на основе модели Nano Banana 2)

Разумно будет заключить, что навязший в зубах у любого аэрокосмического инженера трюизм space is hard в полной мере приложим к проектам орбитальных ЦОДов. Впрочем, вряд ли стоит сомневаться: едва себестоимость киловатт-часа на поверхности планеты превысит все разумные пределы, человечество найдёт способ удовлетворить свои вычислительные нужды и вне Земли. Но пока не исчерпаны более приземлённые варианты — подводные, оснащённые ядерными мини-реакторами или расположенные за Полярным кругом, — мечты Маска и идущих по его стопам разработчиков так и продолжат оставаться мечтами. Впрочем, откуда, как не из мечты, черпают вдохновение инженеры, создающие то, что казалось невозможным?

Источник: https://3dnews.ru