Die ersten Akteure des Weltraum-Datenzentrums werden enthüllt.

Nachdem SpaceX seine Absicht bestätigt hat, im nächsten Jahr einen ersten Börsengang (IPO) durchzuführen und angeblich einen Unternehmenswert von 1,5 Billionen US - Dollar anstrebt, und nachdem Elon Musk sich stark für die Einrichtung von Rechenzentren im Weltraum eingesetzt hat, beginnen auch die Verkaufsanalysten auf Wall Street, sich eingehend mit diesem Konzept zu beschäftigen.

Nachdem SpaceX seine Absicht bestätigt hat, im nächsten Jahr einen ersten Börsengang (IPO) durchzuführen und angeblich einen Unternehmenswert von 1,5 Billionen US - Dollar anstrebt, und nachdem Elon Musk sich stark für die Einrichtung von Rechenzentren im Weltraum eingesetzt hat, beginnen auch die Verkaufsanalysten auf Wall Street, sich eingehend mit diesem Konzept zu beschäftigen.

In der vergangenen Woche haben Morgan Stanley und die Deutsche Bank in einem Abstand von nur wenigen Tagen zwei fast identische Forschungsberichte veröffentlicht. Ihre Kernaussage lautet: Obwohl es bei der Umsetzung dieses Projekts offensichtliche technische Herausforderungen gibt, scheinen diese eher auf Ingenieursbeschränkungen als auf physikalische Grenzen zurückzuführen zu sein. Darüber hinaus scheinen Google, OpenAI und Jeff Bezos' Blue Origin alle Wege zur Umsetzung zu erkunden, was Analysten und Wissenschaftler ermutigt.

Googles "Suncatcher - Projekt" arbeitet derzeit mit Planet Labs zusammen und strebt die Launchung eines Prototyp - Satelliten bis 2027 an. Laut Berichten hat Altman von OpenAI über den Kauf des Raketenunternehmens Stoke Space nachgedacht, während der ehemalige Google - CEO Eric Schmidt tatsächlich Relativity Space erworben hat - teilweise aus Interesse an Weltraum - Rechenzentren. Das Team von Blue Origin hat auch seit Jahren in diesem Technologiebereich gearbeitet.

Lassen Sie uns nun untersuchen, wie dieses einst als phantastische Science - Fiction - Vorstellung gesehene Konzept zu einer wissenschaftlichen Realität werden kann. Hierzu haben wir die Kernaussagen aus den Forschungsberichten der Deutsche Bank und Morgan Stanley extrahiert.

Grundlagen zu Satelliten

Satelliten bestehen normalerweise aus zwei Teilen: der Satellitenplattform und der Nutzlast.

Die Satellitenplattform ist der Hauptstrukturrahmen und das Stützsystem des Satelliten. Sie ist wie ein "Träger", der es dem Satelliten ermöglicht, im Weltraum zu operieren, seine Umlaufbahn zu halten und harte Umgebungen wie Vakuum, Strahlung und extreme Temperaturen zu widerstehen. Die Kernkomponenten umfassen den physikalischen Rahmen, die Solarmodule, das Wärmemanagementsystem, das Antriebssystem und die optischen Endgeräte. Die Nutzlast hingegen ist die spezielle Ausrüstung oder das Instrument, das die Hauptaufgabe des Satelliten ausführt. Bei einem Rechenzentrums - Satelliten (DCS) ist die Nutzlast eine GPU oder TPU.

Die Satellitenplattform und die Nutzlast können von einem einzigen Hersteller in einem gesamten Produktionsprozess hergestellt werden - wie bei Space X's Starlink oder Amazon's LEO - oder auch in einem Subunternehmen - Modell. Beispiel: Der vom Startup Starcloud (früher Lumen Orbit) letzten Monat gestartete Satellit trug einen NVIDIA H100 - Chip basierend auf der Astro Digital Corvus - Micro - Serie und betreibt ein großes Sprachmodell.

Warum ist es notwendig, Rechenzentren im Weltraum zu platzieren?

Mit der zunehmenden Rechenleistung, die durch Künstliche Intelligenz gefordert wird, stoßen terrestrische Rechenzentren auf strukturelle Engpässe in Bezug auf Energie, Kühlung und Latenz. Weltraum - Rechenzentren könnten diese Probleme lösen.

Energie - Auf einer geeigneten Umlaufbahn (z. B. einer Dämmerungsbahn) können Solarmodule rund um die Uhr kostenlose Sonnenenergie gewinnen. Da es keine Atmosphäre gibt, die das Sonnenlicht filtert oder streut, ist die Energieintensität um 40 % höher als auf der Erdoberfläche. Daher können Betreiber auf der Umlaufbahn bis zu 6 - 8 Mal mehr Energie erzeugen (durch kontinuierliche Verfügbarkeit und höhere Bestrahlungsstärke), vermeiden die teuren und komplexen terrestrischen Stromnetze und eliminieren die Notwendigkeit von Batterie - Backups.

Kühlung - Das Kühlungssystem ist in terrestrischen Rechenzentren eine enorme Belastung und macht etwa 40 % des Gesamtenergieverbrauchs aus. Es erfordert große Mengen an Wasser und Rohrleitungen. Huang Renxun, der Gründer von NVIDIA, hat kürzlich darauf hingewiesen, dass in einem 2 - Tonnen - schweren GPU - Rack bis zu 1,95 Tonnen auf Kühlkomponenten entfallen. Im Weltraum kann man einfach einen passiven Kühler auf der der Sonne abgewandten Seite des Satelliten installieren, um die Abwärme direkt in den Vakuumraum abzuleiten.

Latenzproblem - Optische Laserverbindungen, die sich im Vakuum ausbreiten, sind schneller als terrestrische Glasfaserkabel, potentielle Geschwindigkeitsvorteile liegen über 40 %. Dies liegt an dem Brechungsindex des Glases und der nicht - geradlinigen Bahn der terrestrischen Kabel. Gleichzeitig nimmt die Datenmenge, die Satelliten im Weltraum produzieren, stetig zu (z. B. Bilder, Wetterdaten, Klimamonitoring). Derzeit müssen diese Daten auf die Erde heruntergeladen und dort verarbeitet werden, was langsam und bandbreitenintensiv ist. Durch die Einrichtung von Rechenzentren in der Nähe der Satelliten (d. h. "Edge - Computing") kann der Verarbeitungsprozess direkt auf der Umlaufbahn schneller abgeschlossen werden, und nur die endgültigen Ergebnisse oder Erkenntnisse müssen auf die Erde zurückgesendet werden.

Skalierbarkeit - Laut Elon Musk hat SpaceX derzeit 90 % der globalen Tragfähigkeit. Mit der Verbreitung von wiederverwendbaren Raketen und der Beschleunigung der Expansion neuer Startdienstleister wie Blue Origin und Rocket Lab - einschließlich China - wird der Preis pro Kilogramm fallen und die Gesamtragfähigkeit steigen, was die Einrichtung größerer und modularerer Weltraum - Infrastrukturen vorantreiben wird.

Globale Edge - Verbindung - Bei einer massenhaften Einrichtung in optimalen Umlaufbahnen können Weltraum - Rechenzentren theoretisch die Verbindungseffizienz zwischen verteilten Benutzern und Edge - Rechenaufgaben verbessern. Durch die Nutzung von niedrigen Erdumlaufbahnen oder gemischten Bahnenkonstellationen können Rechenressourcen theoretisch in einer Entfernung von nur wenigen Millisekunden Latenz von den Hauptbevölkerungszentren platziert werden, was die Latenz im Vergleich zu langen terrestrischen Übertragungswegen erheblich reduziert.

Souveränitäts - und Sicherheitsfaktoren - Ein weiterer interessanter Grund ist der Aspekt der Souveränität und Sicherheit. In den letzten Jahren hat man weltweit gesehen, dass viele lokale Gemeinschaften gegen die Einrichtung von Rechenzentren in ihrer Gegend protestieren, und in einigen Regionen gibt es geopolitische Bedenken. Terrestrische Rechenzentren können auch anfällig für physische Angriffe und Naturkatastrophen sein.

Welche Herausforderungen gibt es bei der Einrichtung von Rechenzentren im Weltraum?

Obwohl die theoretischen Grundlagen für Weltraum - Rechenzentren ziemlich vernünftig sind, gibt es immer noch einige kritische Herausforderungen auf Kosten - und Ingenieursebene.

Erstens sind die Raketenstartkosten immer noch zu hoch. Der kommerzielle Startpreis der wiederverwendbaren Falcon 9 beträgt etwa 70 Millionen US - Dollar. Angenommen, die Gewinnspanne beträgt etwa 40 %, so könnten die tatsächlichen Kosten immer noch auf 30 Millionen US - Dollar belaufen, was einem Transportpreis von etwa 1.500 US - Dollar pro Kilogramm entspricht. Laut dem Weißbuch von Googles "Suncatcher - Projekt" müssen die Startkosten auf weniger als 200 US - Dollar pro Kilogramm sinken, damit das Projekt realisierbar wird. Dies erfordert, dass Space X's Starship in einen regelmäßigen Startrhythmus kommt.

Zweitens stellt das Wärmemanagement immer noch eine Herausforderung dar - obwohl die Ursachen anders sind als bei der terrestrischen Kühlung. Obwohl die Weltraumumgebung kalt ist, ist sie ein Vakuum oder ein perfekter Isolator. Dies bedeutet, dass Wärme nur langsam durch Strahlung abgeleitet werden kann und nicht schnell durch Konvektion (z. B. mit einem Ventilator). GPUs haben eine sehr hohe Leistungsdichte und erzeugen Wärme in kleinen, konzentrierten Bereichen. Um große KI - Cluster effektiv zu kühlen, muss das Kühlungssystem des Rechenzentrums mit riesigen passiven Kühlerplatten ausgestattet sein. Daher müssen die Kühlerentwürfe einen Durchbruch erzielen, damit Weltraum - Rechenzentren wirklich machbar werden.

Drittens beschleunigt die Strahlung die Alterung von Chips. Kosmische Strahlen und hochenergetische Protonen können den Satelliten ständig beschießen. Interessanterweise hat das Google - Weißbuch durch Simulationen festgestellt, dass die TPU - Logikkerne eine gute Strahlungstoleranz haben, aber die HBM (High - Bandwidth - Memory) schon bei niedrigen Strahlendosen Fehler aufweist. Es gibt einige einfache Lösungen, wie z. B. das Umwickeln des Servers mit dickem Blei oder Aluminium, was jedoch die Masse des Satelliten erhöht.

Viertens ist die Wartung im Weltraum praktisch unmöglich. Daher müssen die Satelliten möglicherweise auf eine höhere "Weltraum - Qualität" der Hardware upgraden, um ihre Lebensdauer sicherzustellen, was die Kosten erhöht. Obwohl einige Leute vorschlagen, Orbit - Transfer - Flugzeuge (OTV) für die Wartung zu verwenden, ist die Herstellung von Flugzeugen, die komplexe Manöver ausführen können, zu teuer (z. B. benötigt es einen Roboterarm, um Komponenten auszutauschen).

Elon Musks großartiges Vision

Die Deutsche Bank prognostiziert, dass die Anzahl der Starlink - Benutzer bis Ende 2025 auf über 9 Millionen steigen wird, was einer Verdopplung gegenüber dem Vorjahr entspricht und erneut die starke Entwicklung zeigt - diese Daten berücksichtigen noch keine D2D - Benutzer über Mobilfunknetzbetreiber (MNO).

Für die Zukunft hat Musk angekündigt, dass Starlink eine verbesserte Version des V3 - Satelliten für Rechenzentren entwickeln wird. Der V3 - Satellit ist mit einer schnellen Laserverbindung ausgestattet und hat eine Downloadrate/ - Durchsatzleistung von 1 Tbps. Aufgrund seiner Größe muss er jedoch mit dem Starship gestartet werden. Diese Satelliten werden über Verbindungen miteinander verbunden und tragen Bordrechengeräte, um Daten zu verarbeiten, bevor sie zur Erde übertragen werden.

Früher in diesem Monat hat Musk auf der Plattform X erwähnt, dass die jährliche Einrichtung von 1 Million Satelliten (jeweils mit einer Leistung von 100 Kilowatt) eine jährliche Zunahme der KI - Rechenleistung um 100 Gigawatt ermöglichen würde. Wenn man die Masse der V3 - Satelliten auf 1.200 - 2.000 Kilogramm schätzt, würde dies die Einrichtung von 500.000 - 800.000 Satelliten bedeuten. Zweifellos sind diese Zahlen unglaublich. Wall Street - Banken prognostizieren, dass die endgültigen Starlink - V4 - oder V5 - Generationen von Satelliten noch größere Größe und bessere Leistung haben werden. Zum Vergleich: Die Kapazität der V3 - Generation ist bereits 10 Mal höher als die des V2 - Minis.

Darüber hinaus hat Musk vorgeschlagen, eine Satellitenfabrik auf dem Mond zu errichten (vermutlich mit Tesla's Optimus - Humanoiden Robotern) und Satelliten mit einer elektromagnetischen Schusskanone in die Mondumlaufbahn zu bringen, ohne Raketenantrieb. Dies liegt daran, dass die Mondgravitation nur ein Sechstel der Erdgravitation beträgt und es keine Atmosphäre (keinen Luftwiderstand) gibt, so dass weniger Energie für die Einrichtung von Satelliten auf dem Mond erforderlich ist.

Musk glaubt, dass dies schließlich dazu führen wird, dass die KI - Rechenleistung die Marke von 100 TW überschreitet und den Menschen den Weg in die Kardashev - II - Zivilisation ebnet. Die Kardashev - II - Zivilisation wird oft als "Sternenzivilisation" bezeichnet. Sie ist eine Gesellschaft, die die gesamte Energieausgabe ihrer Heimatstern entfalten kann und über die Fähigkeiten zur Planetenumgestaltung und Interstellarfahrt verfügt (natürlich ist dieses Ziel für einen Planeten, der nicht einmal seinen Haushaltsdefizit ausgleichen kann, vielleicht zu optimistisch).

Markteinfluss

Was die potenzielle Gesamtmarktgröße betrifft, sieht die Deutsche Bank in Rechenzentrums - Satelliten eine neue Wachstumsmöglichkeit sowohl für Raketenstartdienstleister als auch für Satellitenhersteller.

Angesichts der großen finanziellen Mittel der Super - Tech - Unternehmen könnten diese problemlos zukünftige Einrichtungen finanzieren - anders als bei einigen Projekten von niedrigen Erdumlaufbahn - Breitbandkonstellationen (z. B. Rivada), die an finanziellen Engpässen litt. Die anfängliche Einrichtung wird wahrscheinlich klein sein, um die technische und wirtschaftliche Machbarkeit zu überprüfen - vermutlich wird sie zwischen 2027 und 2028 beginnen. Bei Erfolg wird die Größe der Satellitenkonstellation in den 2030er Jahren schrittweise auf Hundert oder sogar Tausende von Satelliten erweitert.

In ihrem Bericht hat die Deutsche Bank zunächst drei börsennotierte Unternehmen identifiziert, die von der Entstehung von Weltraum - Rechenzentren profitieren könnten:

Planet Labs - Das Unternehmen arbeitet mit Google an einem Prototyp - Satelliten zusammen, der 202