Как да построите център за данни в космоса

Изграждането на центрове за данни в космоса все още е сравнително нова идея, но тя набира скорост и финансова подкрепа, тъй като ограниченията по отношение на енергията и пространството възпрепятстват разширяването на мащабните изчислителни съоръжения тук, на Земята. По-рано тази година, в най-новия етап от продължаващата от десетилетия космическа надпревара, компаниите SpaceX на Илон Мъск и Blue Origin на Джеф Безос обявиха планове за изграждане и изстрелване на т.нар. орбитални центрове за данни.

Тези центрове за данни ще функционират като мрежи от хиляди, а дори и милиони космически апарати, обикалящи планетата, които приемат и обработват данни на борда си, захранвани от постоянната енергия на Слънцето. Макар че много части от един извънземен център за данни ще наподобяват тези на типична сателитна мрежа, те ще трябва да бъдат специално проектирани, за да обработват големи количества данни, предавани от Земята към орбита. В допълнение към производствените препятствия, огромният размер на предложените орбитални центрове за данни породи опасения относно пренаселеността на земната орбита, което би могло да увеличи вероятността от сблъсъци между спътници и да намали видимостта на звездите и други астрономически чудеса.

Bloomberg Businessweek помоли Лори Гордън, директор системи на Дирекцията за развитие на космическите предприятия в Aerospace Corp., и екип от телекомуникационни експерти, воден от Шон МакДевит, партньор в консултантската фирма Arthur D. Little, да обяснят ключовите компоненти на сателит в орбитален център за данни и как те биха позволили изчислителна дейност в космическото пространство.

Сателитна платформа

Сателитната платформа, считана за „тялото“ на космическия апарат, изпълнява много от основните му функции: управление на полета, комуникации и системи за управление на захранването и температурата. Това централно оборудване е проектирано да издържа на суровите условия в космоса, включително висока радиация и екстремни температури.

Мрежов слой

Орбиталните центрове за данни ще се нуждаят от мрежово оборудване, което да действа като „гръбначния стълб“ на космическия апарат. Това оборудване ще свързва различни изчислителни, паметни и съхранителни единици, като пренасочва данни към и от приемо-предавателя, ако те трябва да бъдат предадени на други сателити или на земята.

Още по темата

Надпреварата за центрове за данни в космоса, част 6

Надпреварата за енергийно господство в Космоса

Радиатори

Наземните центрове за данни често използват студен въздух или вода за охлаждане на сървърните системи, които генерират огромно количество топлина при работа. Но в орбита, където няма атмосфера, сателитните радиатори работят, като разсейват топлината в студения вакуум на космоса под формата на инфрачервена радиация.

Радиаторите трябва да бъдат внимателно ориентирани към дълбокия космос, за да се избегне абсорбирането на топлина от Слънцето или Земята. Вече съществуват космически радиатори, въпреки че орбиталните центрове за данни ще изискват охладителни системи, които могат да се справят с топлина, многократно по-голяма от тази, за която е проектиран радиаторът на типичен комуникационен или наблюдателен спътник.

Вградени изчислителни ресурси и памет

За разлика от другите спътници, орбиталният център за данни ще бъде оборудван с устойчиви на радиация AI чипове, които се намират в спътниковия автобус и обработват и съхраняват данните в отделен паметен модул. През март Nvidia Corp. обяви, че ще произвежда GPU чипове специално за изчислителни операции в космоса, което потенциално ще елиминира едно от основните предизвикателства при изграждането и експлоатацията на орбитални центрове за данни.

Оптични лазерни връзки

Тъй като космическите апарати са постоянно в орбита, те могат да са извън обхвата на наземната станция, от която са получили заявка, до момента, в който обработят данните. В такива случаи те могат да изпратят обработените данни на следващия спътник чрез оптична връзка – метод за високоскоростно предаване на данни чрез лазерни лъчи. SpaceX вече използва оптични лазерни връзки в мрежата си Starlink; според документ, подаден във Федералната комисия по комуникациите, компанията планира да направи същото и за своя орбитален център за данни.

Слънчеви панели и съхранение на енергия

Набор от слънчеви панели, известен като слънчева батерия, се простира като крила от сателитния автобус, за да улавя енергия от слънцето. Слънчевите панели ще бъдат изключително важни за орбиталните центрове за данни, като осигуряват огромното количество енергия, необходимо за изчисляване и обработка на данни на борда, и по този начин са ключов елемент от дизайна. Starcloud, компания със седалище в Сиатъл, която също има за цел да построи орбитален център за данни, има планове за слънчеви панели, които ще бъдат с невероятна ширина от 2,5 мили. Спътниците ще разчитат на батерии за съхранение на енергия за моменти на пиково потребление или когато енергията на слънцето е блокирана, като например по време на затъмнение.

Приемо-предавател

Когато получават заявки от Земята, приемо-предавателите преобразуват радиочестотните сигнали, постъпващи към антената на спътника, в цифрови битове, с които могат да работят чиповете на борда. При изпращане на данни обратно, операцията се обръща: приемо-предавателят взема обработените данни и ги преобразува в правилната честота, преди да ги предаде на съответната антена за предаване.

Наземни станции

Те работят като своеобразен посредник между потребителя и спътника. В контекста на орбитален център за данни заявката на потребителя се пренасочва към наземна станция, обикновено чрез наземна оптична връзка. Наземната станция предава заявката към спътника, използвайки голяма антена или оптичен лазерен терминал, а след това спътникът обработва данните и ги изпраща обратно към Земята.

Комуникационна система

Орбиталните центрове за данни възнамеряват да разчитат поне частично на радиочестотните вълни, които повечето сателити използват за приемане и изпращане на данни между Земята и космоса. Но някои експерти твърдят, че за да се осигури ефективна обработка на данните, компаниите вероятно ще трябва да използват лазерни комуникации – нова технология, която може да предава огромни количества данни с много по-високи скорости. Лазерните комуникации (Laser- ), известни като оптични лазерни връзки, вече се използват за изпращане на данни между сателити, но все още са в процес на разработка за предаване от Земята към космоса.