Datacentra in de ruimte: niet zo gek als het klinkt

Als we Silicon Valley mogen geloven, groeit kunstmatige intelligentie sneller dan onze planeet. Bijna de helft van de stijging van de elektriciteitsvraag in de VS tussen nu en 2030 zal door datacentra zijn. De wereldwijde stroombehoefte voor datacentra zou tegen het einde van dit decennium kunnen verdubbelen naarmate bedrijven al maar grotere AI-modellen trainen. Lokale overheden keuren niet meer zo gemakkelijk nieuwe serverparken goed omdat ze land opslokken, elektriciteitsnetten belasten en koelwater verslinden. Sommige techbedrijven zien servers in de ruimte plaatsen als een manier om aan die vergunningsstrijd te ontsnappen.

Datacentra in orbit zouden kunnen draaien op vrijwel onbeperkte zonne-energie, zonder onderbreking door bewolking of nachtelijke duisternis. Als het moeilijker wordt om grotere serverparken op aarde te bouwen, is de oplossing misschien om een deel van de meest energieverslindende computers naar de ruimte te brengen. Maar dergelijke orbitale datacenters zullen pas rendabel worden als de kosten voor het lanceren van raketten aanzienlijk dalen. Volgens onafhankelijke deskundigen zouden ze trouwens nog grotere gevolgen voor het milieu en het klimaat kunnen hebben dan hun aardse tegenhangers.

Begin november kondigde Google Project Suncatcher aan. Dat moet satellietconstellaties op zonne-energie lanceren met Googles speciale AI-chips aan boord. Een demonstratiemissie is gepland voor 2027. Rond dezelfde tijd viert de start-up Starcloud de lancering van een satelliet van zestig kilo met een NVIDIA H100 GPU. Die zou een voorloper zijn van een orbitaal datacentrum dat in 2035 naar verwachting vijf gigawatt aan elektriciteit zal verbruiken.

Deze twee initiatieven maken deel uit van een bredere golf van concepten om een deel van onze rekenkracht buiten de planeet te brengen. China is begonnen met het lanceren van ruimtevaartuigen voor een Xingshidai “ruimte-datacentrum”-constellatie, en de Europese Unie bestudeert vergelijkbare ideeën in het project ASCEND.

“Datacentra in orbit zouden profiteren van continue zonne-energie, opgewekt door reeksen fotovoltaïsche cellen”, zegt Benjamin Lee, computerarchitect en ingenieur aan de Universiteit van Pennsylvania. “Zo zouden de energieverslindende datacentra eindelijk koolstofefficiënt kunnen worden.” De meeste voorstellen voorzien orbitale datacenters in een baan synchroon met de de zon, en van zonsopgang naar zonsondergang, geijkt met de grens tussen dag en nacht op aarde. Zo zouden hun zonnepanelen bijna constant zonlicht ontvangen en een efficiëntievoordeel behalen buiten de aardatmosfeer.

Maar dezelfde fysica die orbitale datacentra aantrekkelijk maakt, zorgt voor nieuwe technische uitdagingen, zegt Lee. Je moet computerhardware beschermen tegen hoge straling door afscherming of foutcorrigerende software. Om af te koelen hebben orbitale platforms grote radiatoren nodig die warmte kunnen afvoeren naar het vacuüm van de ruimte, een aanzienlijke massa die ook met raketten moet worden gelanceerd.

Al deze plannen stoten uiteindelijk op één hardnekkige beperking: het transport van hardware naar de ruimte. De kosten voor het lanceren van raketten vormen een grote uitdaging voor de bouw van grote orbitale datacentra. En dan spreken we nog niet over de noodzaak om de chips aan boord alle vijf à zes jaar te vervangen. “De lanceringskosten dalen dankzij herbruikbare raketten, maar we zouden wel heel veel lanceringen nodig hebben om orbitale datacentra te bouwen die kunnen concurreren met die op aarde”, zegt Lee. Het Suncatcher-team van Google schat dat de lanceringskosten tegen 2035 tot minder dan 200 dollar per kilogram moeten dalen om hun visie haalbaar te maken.

Zelfs als ze economisch haalbaar worden, kunnen orbitale datacenters extra duurzaamheidskosten voor de wereld met zich meebrengen. Starcloud schat dat een ruimte-datacenter op zonne-energie tien keer minder CO2 zou uitstoten dan een datacenter op aarde dat wordt aangedreven door aardgasgeneratoren. Maar onderzoekers van de Universiteit van Saarland in Duitsland publiceerden een papaer met de titel “Dirty Bits in Low-Earth Orbit”. Zij berekenden dat een orbitaal datacenter op zonne-energie nog steeds tien maal meer uitstoot zou veroorzaken dan een datacenter op aarde, als je rekening houdt met de uitstoot van raketlanceringen en de terugkeer van ruimtevaartuigonderdelen door de atmosfeer. Het grootste deel van die extra uitstoot is afkomstig van de verbranding van rakettrappen en hardware bij terugkeer in de atmosfeer, zegt Andreas Schmidt, computerwetenschapper aan de Universiteit van Saarland en mede-auteur van het artikel. Dat zorgt voor vervuilende stoffen die de beschermende ozonlaag van de aarde verder kunnen aantasten.

Astronomen hebben hun eigen bezorgdheden. Johnston zegt dat de ideale zonnesynchrone baan ervoor zou zorgen dat de datacenters alleen bij zonsopgang of zonsondergang zichtbaar zouden zijn aan de hemel. Maar Samantha Lawler, astronoom aan de Universiteit van Regina in Saskatchewan, merkt op dat sommige waarnemers afhankelijk zijn van de schemering om asteroïden in de buurt van de aarde op te sporen. Ze staat wantrouwig tegenover elk orbitaal datacenter met een zonnepaneelarray van meerdere kilometers. Ze vreest ook dat de projecten het groeiende probleem van ruimteafval nog verergeren omdat er meer hardware wordt gelanceerd en er meer puin en fragmenten terugvallen door de atmosfeer. “En er is al zoveel vervuiling daardoor”, zegt ze.

Voorlopig zijn orbitale datacenters vooral een idee, een handvol kleine prototypes en een stapel ambitieuze diapresentaties. De fundamentele fysica van bijna constant zonlicht in een baan om de aarde is reëel en de lanceringskosten evolueren in de gewenste richting. Maar de vragen op het vlak van milieu, astronomie en regelgeving zijn dringend. De wereld zal moeten beslissen of hardware de ruimte insturen een slimme manier is om AI van energie te voorzien, of gewoon een manier om de neveneffecten ervan uit het zicht te duwen.