SpaceX will die Weltraumberechnung von der Science-Fiction zur Realität machen – aber lohnt es sich?

Am 12. Juni absolvierte SpaceX die Börsengang an der NASDAQ mit einem Emissionspreis von 135 US - Dollar pro Aktie und sammelte 75 Milliarden US - Dollar an Kapital ein, was den größten IPO - Rekord in der Geschichte der Menschheit setzte. In seiner 280 - Seiten - Prospekt schätzte SpaceX den gesamten potenziellen Markt auf 28,5 Billionen US - Dollar, wobei über 90 % aus dem KI - Bereich stammen und dieser Teil stark von der "Unfähigkeit der Erde, die Stromerzeugungskapazität schnell zu erweitern" eingeschränkt wird.

Angesichts des Strommangels ist die Antwort von SpaceX: Die Rechenzentren in den Weltraum bringen. Kurz vor der Börsengang sagte Elon Musk in einem Video über die Entwurfsskizze des Satelliten KI - 1, dass die KI - Satelliten keine besonders wundersame Technologie erfordern, da diese Technologien bereits bei den Starlink - V3 - Satelliten realisiert wurden. Bei der Frage nach dem Zeitplan schätzte Musk, dass SpaceX bis Ende 2027 eine jährliche Bereitstellungsrate von 1 GW an Weltraum - KI - Rechenleistung erreichen und die Menge jährlich erweitern werde.

Handelt es sich hierbei um eine Geschichte für den IPO oder um die echte Richtung der nächsten Generation von Rechenleistungsinfrastruktur? Ist ein Weltraum - Rechenzentrum technisch realisierbar? Und wenn es funktionieren würde, wäre es wirklich kostengünstiger als ein auf der Erde gebautes Rechenzentrum?

In dieser Ausgabe von "Silicon Valley 101" haben wir den Partner des Aris Fund und ehemaligen SpaceX - Manager Lewis Hong sowie den Raketenenthusiasten Liu Bingyan eingeladen, um die Herausforderungen, denen Weltraum - Rechenzentren gegenüberstehen, Schritt für Schritt zu besprechen.

Wir beginnen mit einer Mathematikaufgabe: Eine Weltraum - Rechenleistung von 1 Gigawatt bedeutet, dass etwa 10.000 KI - Satelliten in den Weltraum geschickt werden müssen, was mindestens 100 Starship - Startvorhaben erfordert. Erst wenn die Transportkosten des Starship auf weniger als 200 US - Dollar pro Kilogramm sinken, kann man diese Rechnung noch hinbekommen. Die Senkung der Kosten hängt von der Weiterentwicklung des Starship selbst, der Verbesserung der Rückgewinnungsrate und der Skalierung des Betriebs ab.

Nachdem wir die Startkosten berechnet haben, gehen wir auf die unvermeidlichen physikalischen Probleme ein:

• Wärmeabfuhr im Weltraum - Warum ist es im Weltraum so kalt, aber die Wärmeabfuhr dennoch so schwierig? Wenn man die Schwarzkörperstrahlungsformel heranzieht, wird deutlich, dass der Schlüssel zur Wärmeabfuhr die Nutzung der "Wärme" selbst ist.
• Universelle Strahlung - Wie hoch ist das Risiko, dass ein mit GPUs beladener Satellit im Weltraum von hochenergetischen Teilchen getroffen wird? Würde dies die Stabilität der Rechenleistung beeinträchtigen?
• Fragmentkollisionen - Wenn die Dichte der Satelliten in einer Umlaufbahn einen kritischen Punkt überschreitet, könnte eine Kollision eine Kettenreaktion auslösen? Ist der Kessler - Effekt eine Science - Fiction oder eine vernachlässigte reale Bedrohung?

Schließlich haben wir über den nach einer Pause von fünfzig Jahren wieder aufgenommenen Mondprogramm, die geplante permanente Mondbasis im Jahr 2030 sowie die völlig unterschiedlichen Grundkonzepte der "Mond - Fraktion" und der "Mars - Fraktion" gesprochen. Diese Diskussion über die Verschiebung der Rechenleistung in den Weltraum zeigt letztendlich die Rationalität und Romantik der menschlichen Weltraumforschung auf.

Hier sind die Highlights dieser Unterhaltung:

01 Was bedeutet es, 1 Gigawatt Rechenleistung in den Weltraum zu bringen?

Hong Jun: Bevor wir diese Podcast - Episode aufnahmen, war Lewis gerade mit Chen Qian aus unserer Videogruppe in der SpaceX - Zentrale und auch auf der neu erbauten Startbasis von SpaceX. Möchtest du etwas über deine Eindrücke von diesem Besuch erzählen?

Lewis: Wenn jemand nach Los Angeles reist, sollte er unbedingt die SpaceX - Zentrale besuchen. Dort steht der weltweit erste wiederaufgenommene Rakete, die am 21. Dezember 2015 zum ersten Mal erfolgreich gestartet und erfolgreich gelandet wurde. SpaceX hat unzählige Anstrengungen unternommen, um sie von Florida nach Los Angeles zu bringen. Es ist ein sehr bedeutendes Wahrzeichen.

Dieser Besuch auf der Starship - Basis mit Chen Qian war mein zweiter. Der erste Besuch war 2018, als die Starship - Basis gerade in Bau ging und noch eine einsame Gegend war.

Hong Jun: Was hat sich in den acht Jahren seit 2018 verändert? Ich erinnere mich, dass du einmal gesagt hast, dass die Bedingungen damals sehr schwierig waren, als wenn man auf einem kahlen Feld eine Raketenstartrampe errichtet hätte.

Lewis: Ja, damals war es wirklich wie in einem Dschungel. Tagsüber arbeitete man in einem Zelt, und nachts schliefen die Mitarbeiter in Wohnwagen nebenan. Es gab dort all sorts von Wildtieren wie große Spinnen und Geier.

Bei diesem Besuch war die gesamte Basis fertiggestellt. Das neue SpaceX - Hauptgebäude und alle Unterkomponenten - Montagebereiche waren gebaut, und es gab zwei große MegaBay - Hallen. Außerdem standen dort unzählige Tesla - Cybertrucks, was sehr futuristisch wirkte. Man hat sogar einen Platz für eine Mars - Botschaft reserviert. Es gibt dort sehr viel Aktivität.

Lewis und Chen Qian besuchen die Starbase

Hong Jun: Hast du beim Stehen neben der Starship - Startrampe plötzlich irgendwelche Ideen bekommen?

Lewis: Wir alle wissen, dass die Starship und die Betriebsanlage sehr groß sind, etwa 40 Stockwerke hoch. Aber erst wenn man dort steht und es wirklich erlebt, wird einem bewusst, wie riesig es ist. SpaceX will diese riesigen Raketen und Gebäude in Serie herstellen. Das hat mich am meisten beeindruckt. Viele sehen den IPO als Meilenstein an, aber für SpaceX ist es nur ein Punkt auf der To - Do - Liste. Morgen geht es weiter, und es gibt noch viel zu tun. Die nächsten zwei oder drei Jahrzehnte werden sehr aufregend sein.

Hong Jun: Hat jemand den Prospekt von SpaceX gelesen? Gibt es darin irgendwelche besonders interessanten Punkte?

Lewis: Ich denke, es entspricht der bisherigen Position von Elon und SpaceX, die Grenzen zu überschreiten. Vielleicht sind die Leute eher an den Zeitplänen und den Ausführungsdetails interessiert, aber die große Richtung überrascht mich nicht. Es handelt sich um eine neue Rechenplattform, und Starlink ist die erste Anwendung. Man kann sich vorstellen, dass alle Arten von Rechengeräten, die es auf der Erde gibt, im Weltraum neu aufgebaut werden können, und dort gibt es einige einzigartige Vorteile.

Liu Bingyan: Die Erschließung einer neuen Plattform im Weltraum kann die Kosten auf ein Bruchteil reduzieren. Der Wert ist da, und die Richtung ist definitiv richtig. Ich bin aber skeptisch in Bezug auf die Zeit. "Elon Time", wissen Sie schon.

Lewis: Aber "Elon Time" wird inzwischen auch regelmäßiger. Wir kennen viele Leute in SpaceX, die dort bleiben, und wir verifizieren auch regelmäßig einige Punkte mit den Leuten, die tatsächlich an der Arbeit sind. Natürlich ist Elon eher optimistisch, aber es ist nicht so weit auseinander. Das erste Ziel ist es, 1 Gigawatt in den Weltraum zu bringen. Dies ist für alle internen Mitarbeiter ein Meilenstein, und ich denke, dass der Plan dazu recht konkret ist.

Hong Jun: Was bedeutet es, 1 Gigawatt in den Weltraum zu bringen?

Lewis: Der gegenwärtige interne Entwurf von SpaceX sieht vor, dass jeder Satellit 100 Kilowatt als Standard - Einheit hat. Um 1 Gigawatt zu erreichen, braucht man ungefähr 10.000 Satelliten.

Rendering des von SpaceX geplanten KI - 1 - Satelliten. Bildquelle: SpaceX

Liu Bingyan: Ich denke, es ist nicht nur ein Rechengerät, sondern vor allem ein Energiegerät. Dies wird wahrscheinlich den größten Teil des Raums in Anspruch nehmen und das spektakulärste Element sein. Es werden etwa 1 Million Quadratmeter Sonnenkollektoren benötigt. Zwischen zwei Satelliten muss man einen Sicherheitsabstand von mindestens einigen Dutzend Kilometern einhalten. Wenn man die Umlaufbahnlänge von 40.000 Kilometern und 10.000 Satelliten berücksichtigt, wird die gesamte Umlaufbahn fast voll belegt.

Hong Jun: Ich habe bemerkt, dass Musk nicht nur die normale Erdumlaufbahn meint. Er möchte die Energieeffizienz maximieren, also spricht er von einer Dämmerungsbahn, d. h., die Satelliten fliegen immer entlang der Dämmerungslinie der Erde, so dass sie immer der Sonne zugewandt sind und nur maximal 35 Minuten am Tag von der Erde verdeckt werden. Dies ist die von ihm vorgestellte effizienteste Bahn.

Liu Bingyan: Diese Bahn ist eine relativ seltene Ressource. In den Umlaufbahnen in der Nähe der Erde, die uns zugänglich sind, ist die Anzahl begrenzt.

Hong Jun: Ich bin überrascht, dass es 10.000 Satelliten auf einer ganzen Dämmerungsbahn braucht, um nur 1 Gigawatt Strom zu erzeugen.

Liu Bingyan: Aber es ist möglich, dass einige Satelliten für eine lange Lebensdauer in sehr hohe Umlaufbahnen geschickt werden oder Batterien mitnehmen, damit sie auch auf der dunklen Seite funktionieren können. Mit einigen Abstimmungen gibt es noch Spielraum.

Hong Jun: Wann möchten sie die 1 - Gigawatt - Rechenleistung in den Weltraum bringen und wann soll es abgeschlossen sein?

Lewis: Dies ist derzeit das heißeste Thema. Wie viele Starship - Startvorhaben braucht SpaceX, um 10.000 Satelliten in den Weltraum zu bringen? Wenn man die neuen 100 - Kilowatt - Rechenzentren, die intern "KI mini" genannt werden, betrachtet, kann ein Starship - Start etwa 100 Satelliten (jeweils etwa 1 Tonne schwer) transportieren. So sieht das ungefähr aus. Wir brauchen also 100 Starship - Startvorhaben, um die 1 - Gigawatt - Skala zu erreichen.

Hong Jun: Wie viele Starship - Startvorhaben gibt es derzeit pro Jahr? Ich erinnere mich, dass es letztes Jahr nur einstellige Zahlen waren.

Lewis: Ja, aber die Anzahl steigt. Der Starship ist derzeit in der Entwicklungsphase, und jeder Start ist speziell für die Weiterentwicklung konzipiert. Der Starship ist inzwischen in der dritten Version. Der Falcon 9 hat etwa die fünfte Version erreicht, um die Startmasse und die Häufigkeit zu erreichen. Ich denke, dass der Starship einem ähnlichen Weg folgen wird. In der dritten Version werden einige Extreme Fälle getestet, wie das Landen, und es wird begonnen, einige Dinge in den Weltraum zu transportieren. Wenn man auf die Jahre 2018 und 2019 zurückblickt, hat die Anzahl der Falcon 9 - Startvorhaben pro Jahr fast exponentiell zugenommen.

Also mag 100 Startvorhaben zunächst unmöglich erscheinen. Dieser Jahr vielleicht 5 Startvorhaben, nächstes Jahr vielleicht 10, aber übernächstes Jahr? Vielleicht 50, und in drei Jahren vielleicht nicht 100, sondern einige Hundert.

Wenn man den Fortschritt des Starship mit dem des Falcon 9 vergleicht, hat der Falcon 9 etwa 10 Jahre gebraucht, um den gegenwärtigen Fortschritt zu erreichen. Der Starship hat dies in 5 Jahren geschafft. Ich denke, dass die Zeit für den Starship kürzer sein wird als für den Falcon 9.

Was die Frage betrifft, wann die 1 - Gigawatt - Rechenleistung erreicht wird, finde ich 2028 etwas zu optimistisch. Wenn ich wetten würde, würde ich darauf wetten, dass sie 2029 100 Starship - Startvorhaben durchführen und dass SpaceX 2029 ein 1 - Gigawatt - Weltraum - Rechenzentrum erreichen kann. 2030 ist sicher, aber ich würde auf 2029 wetten.

Hong Jun: Das ist eine sehr aggressive Wette.

Liu Bingyan: Deine Annahme setzt voraus, dass das Produkt des Weltraum - Rechenzentrums bereits fertig ist, damit es in Serie gestartet werden kann. Aber alle deine Voraussetzungen basieren darauf, dass die Rakete das erforderliche Niveau erreicht. Gibt es da keine Lücken?

Rendering der von SpaceX geplanten Fabrik "Gigasat" zur Serienproduktion von KI - Rechenzentrums - Satelliten. Bildquelle: SpaceX

Lewis: Es gibt eigentlich nur drei Aspekte. Der erste ist der Start, der am direktesten ist. Der zweite ist der Satellit selbst. Man kann ihn mit Starlink vergleichen. Starlink hat 5 Jahre gebraucht, um die Transportkapazität um das 50 - fache zu erhöhen und die Einheitskosten um das 5 - fache zu senken, bis es eine endgültige Version erreichte. Ich denke, dass ein Großteil der Erfahrungen aus Starlink auf die sogenannten "KI mini" - Satelliten angewendet werden kann. Es gibt noch zwei größere Probleme: Wie kann man eine so große Solarstromerzeugungseinrichtung bauen