Дата-центры в космосе: отделяем факты от научной фантастики

Идея размещения вычислительных мощностей и систем хранения данных за пределами Земли получает все более широкое освещение. Эта концепция, некогда считавшаяся областью научной фантастики, начинает обретать реальные очертания. СМИ все чаще рапортуют о запуске проектов по созданию орбитальных и даже лунных дата-центров.

Основная движущая сила процесса – рост потребностей в вычислительных мощностях в связи с развитием искусственного интеллекта. Современные наземные ЦОД сталкиваются с рядом проблем, включая высокие энергозатраты, дороговизну земли под застройку в мегаполисах и усложнение систем охлаждения на фоне постоянно увеличивающихся нагрузок. Космос, несмотря на уникальные вызовы, предлагает новые возможности — от естественного охлаждения в вакууме до использования солнечной энергии без атмосферных потерь.

Но насколько реальна перспектива массового развертывания ЦОД за пределами Земли? Являются ли заявления о запуске вычислительных мощностей в космос маркетинговым ходом с целью привлечения инвестиций или действительно передовыми технологическими инициативами? Какие проекты уже достигли реального прогресса, а какие пока остаются чисто теоретическими? Рассмотрим последние достижения в области космических ЦОД, проанализируем перспективы развития этой концепции и технические вызовы, которые необходимо преодолеть.

ЦОД в космосе: от концепции к реальности

Долгое время освоение космического пространства оставалось прерогативой исследователей и телекоммуникационных компаний, но теперь оно становится новым фронтиром для операторов вычислительной инфраструктуры. В 1 квартале 2025 года появилось сразу несколько новостей о коммерциализации технологий для размещения вычислительных систем в космосе. Инженеры начинают оценку жизнеспособности как орбитальных, так и лунных проектов.

Один из таких проектов реализуется в рамках сотрудничества Red Hat и Axiom Space. Его результатом станет запуск платформы Data Center Unit-1 (AxDCU-1) на Международную космическую станцию (МКС) весной 2025 года. Этот прототип предназначен для тестирования возможностей орбитального дата-центра в сфере облачных вычислений, искусственного интеллекта и машинного обучения, интеграции данных и обеспечения кибербезопасности в космосе.

Компания Lonestar Data Holdings также достигла значительного прогресса: ее микро-дата-центр Freedom, запущенный на Луну в качестве полезной нагрузки на ракете стороннего оператора, успешно прилунился и уже функционирует. Путешествие устройства к спутнику Земли происходило на борту посадочного модуля Athena Lunar Lander компании Intuitive Machines.

Проекты Axiom Space и Lonestar Data Holdings не первые. Они продолжают тенденцию к разработке технологий для вывода вычислительных мощностей за пределы Земли. Еще в августе 2024 года стартап Rotonium привлек $1,1 млн для вывода в космос квантового компьютера.

Что такое ЦОД в космосе?

Одной из причин интереса к орбитальным ЦОД является потенциал их использования для повышения устойчивости вычислительных систем. Однако само определение космического дата-центра остается размытым, поскольку технологии все еще ограничены, а взгляды экспертов и субъектов сектора ЦОД на этот вопрос продолжают меняться.

Председатель и генеральный директор Lonestar Data Holdings Кристофер Слотт пояснил, что его компания использует определения ЦОД, данные авторитетными отраслевыми организациями, включая Uptime Institute и BICSI:

• Uptime Institute определяет дата-центр как «физическую площадку, где размещено вычислительное оборудование и вспомогательные системы».
• BICSI рассматривает ЦОД как физическое пространство, содержащее вычислительное оборудование и инфраструктуру.

Эти определения весьма общие. Практически в каждом доме на территории России, Евросоюза или США есть вычислительное оборудование. Но наличие игровой консоли или смартфона не делает условный коттедж или квартиру дата-центром. Аналогично, нынешние космические ЦОД — это не полноценные площадки с тысячами серверов. Их ресурсы гораздо скромнее. Но это результаты лишь первых шагов в освоении новой сферы.

Развитие космических ЦОД

В рамках проекта Lonestar Data Holdings на Луне развернута вычислительная система, использующая современный чип FPGA на архитектуре RISC-V и работающая под управлением Linux Yamato и Ubuntu. Это решение можно скорее отнести к категории периферийных вычислительных узлов, которые потенциально могут использоваться для реализации концепции «резервного копирования как услуги» (disaster recovery-as-a-service).

В случае Axiom Space и Red Hat термин «дата-центр» также используется условно. Джейсон Аспиотис, директор Axiom Space по космическим данным и безопасности, пояснил, что AxDCU-1 является базовым блоком для будущих крупномасштабных орбитальных ЦОД. Поэтому в компании устройство называют «блоком» (unit), а не полноценным дата-центром (data center).

AxDCU-1 можно сравнить с небольшим сервером, размещенным на Земле. Его основная цель — тестирование ключевых технологий для будущих орбитальных ЦОД и демонстрация их преимуществ для спутников и космических аппаратов.

Но в будущем ситуация изменится. В долгосрочной перспективе Axiom Space планирует развернуть полноценные облачные регионы (cloud regions) на низкой околоземной орбите, по функциональности близкие к наземным ЦОД.

Проблемы при развертывании ЦОД в космосе

Ключевым технологическим решением, использованным в AxDCU-1, стала платформа Red Hat Device Edge, оптимизированная для работы в удаленных средах с ограниченными ресурсами. Тони Джеймс, главный архитектор научно-космического подразделения Red Hat, отметил, что космос — это предельно сложная испытательная среда для периферийных вычислительных систем из-за ограниченной пропускной способности, экстремальных условий и отсутствия технической поддержки.

Чтобы обеспечить эксплуатационную надежность, в систему встроены механизмы автоматического отката, самовосстановления и мониторинга состояния. Эти функции позволяют платформе самостоятельно обнаруживать сбои и возвращаться в стабильное состояние без вмешательства человека.

Возможности использования ЦОД в космосе

В случае Axiom Space основная задача — локальная обработка данных прямо на МКС, что позволит:

• уменьшить задержки при приеме и передаче информации;
• применять алгоритмы машинного обучения в рамках автономных вычислений;
• снизить зависимость от наземных ЦОД.

Lonestar Data Holdings, в свою очередь, делает ставку на хранение данных и их восстановление в случае развития событий по катастрофическим сценариям. Комментируя ситуацию, Слотт отметил, что первые клиенты компании тестируют возможность хранения зашифрованных данных, не подлежащих регулированию, в качестве элемента системы аварийного восстановления. Эти клиенты рассматривают специфику передачи данных между Землей и Луной как положительный фактор по двум причинам:

• задержки повышают безопасность хранения информации;
• исключается использование стандартных интернет-протоколов TCP/IP.

Слотт также подчеркнул, что Lonestar Data Holdings и Axiom Space не являются конкурентами, а скорее дополняют друг друга.

«Китти Хок» для космических ЦОД

Lonestar Data Holdings называет запуск своего первого лунного ЦОД «моментом Китти Хока» по аналогии с первым в истории управляемым полетом аэроплана братьев Райт в 1903 году. Как отметил Слотт: «Мы протестировали оборудование и программное обеспечение на первом ЦОД, покинувшем Землю, и теперь можем двигаться вперед».

Ранее компания уже протестировала свою программно-конфигурируемую платформу на МКС. Тесты выполнялись в декабре 2021 и апреле 2022 года. Теперь Lonestar будет разворачивать более мощные ЦОД. Приступить к реализации этих проектов компания планирует в будущем.

«Первый самолет братьев Райт не был похож Boeing 787. Точно так же наш первый внеземной ЦОД — это не огромный дата-центр с тысячами серверов. Но этот проект открывает новую эру хранения и обработки данных в космосе», — заключил Слотт.