欧盟计划将数据中心送入太空,云计算真的要上天了?

极客网·极客观察11月29日 未来十年,人类将以前所未有的方式进入太空,多个商业空间站和数千颗卫星将发射进入近地轨道。欧盟和一些科技巨头正在研究将数据中心送入太空轨道运行的可能性,打造一个由数据中心、边缘计算组成的为太空轨道经济服务的数据基础设施。

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一些巨头已经行动起来。微软日前宣布为其Azure云平台开发一个新的太空软件开发工具包,并与天基(space-based)基础设施即服务(IaaS)初创厂商LEOcloud建立合作关系,目的是在新兴商业空间站开发商Axiom Space的空间站上提供基于太空的云计算服务。而就在一周前,IBM也公布了与Sierra Space合作开发太空计算基础设施的消息。 

尽管这些解决方案有望在十年内实现,但欧盟委员会认为可以更快地将数据中心迁移到太空,以实现净零排放目标,并应对不断上涨的电价,因为电价不断上涨加剧了数据中心的运营成本。

花旗银行日前发布的报告显示,到2040年,将有效载荷送入太空轨道的成本可能会低至33美元/千克,而在地球上运营一个大型数据中心的能源成本以及对环境的不利影响将继续上升,例如在伦敦运行的数据中心的电价每度将达到1美元。另据一项调查,在全球范围内运营的数据中心使用的电力达到220~320TWh,要求禁止新建数据中心的呼声越来越高。 

欧盟委员会为了实施“地平线”计划,已与泰雷兹阿莱尼亚航天签订合同,由该公司对于在太空轨道运营的数据中心进行可行性研究。该研究名为欧洲净零排放和数据主权高级空间云(ASCEND),主要研究“太空云”是否有助于世界各国在2050年达到碳中和,因为太空数据中心的能源可以直接来自太阳能。

太空数据中心与净零目标

泰雷兹阿莱尼亚航天技术总监Yves Durand解释说,这一研究的首要目标是评估发射和运营太空数据中心产生的碳排放是否能够低于地面数据中心产生的碳排放。 

他表示:“这是一个雄心勃勃的计划。我们希望了解数据中心在太空运营是否会降低碳足迹,但要做到这一点,需要在太空中投入更多的资金。”这意味着需要降低运载火箭发射成本,允许重复使用,将更多的物品一次性送入太空,并减少所需的发射次数。 

另一个设想是在距离地球约3万公里的地球同步轨道上,将数据存储在一个非庞大的卫星数据中心网络中。

除了考虑对环境的影响之外,还有成本因素。地球上运行的数据中心需要额外的能源进行冷却以及维持运行的电力。将数据中心发送到太空轨道将节省大部分成本,因为数据中心的能源来自太阳;并在真空环境中得以冷却,因为在没有阳光直射的地方,温度会降到-170℃。 

不过,太空中的极端环境也有缺点,那就是需要为卫星内部运行的数据中心设备保持一致的温度。这涉及到IT硬件的重新设计,这些硬件需要承受每天数千次从-100℃到100℃以上的温度循环冲击。

处理极端情况和辐射 

轨道计算制造商Ramon首席执行官Avi Shabtai表示,在太空运营数据中心,需要制出能够承受高强度太阳辐射的芯片,以及可以在没有人为干预的情况下运行长达15年的硬件。 

Shabtai解释说:“一旦进入太空,数据中心就会受到一些极端情况的影响,其中之一就是辐射。这对电子产品非常不利,如果没有采用防辐射设计,在地球上运行的绝大多数设备难以在太空中长久运行,因为辐射将会损坏芯片和电路。” 

为了缓解这种情况,Ramon.Space已经开发出了新的太空加固芯片电路和硬件。Shabtai将其描述为“现成的太空商业产品”。他说:“它们是在常规工艺中批量生产的可以承受辐射的非常先进的组件。一旦有了这样组件和元件,就可以开始构建IT系统进行散热,保持一致性。” 

Ramon.Space是由LEOCloud、Microsoft Azure和Axiom Space组成的联盟,其为国际空间站建造第一个商业化模块数据中心,计划于2024年发射。该联盟计划将边缘计算技术引入太空,包括可以访问AWS、IBM、微软Azure和Red Hat服务。 

降低延迟并提高安全性 

LEOCloud首席执行官Dennis Gatens表示,“太空云”有一个巨大的潜在市场,主要是由那些在太空中运行的卫星驱动的,这些卫星可以利用就近的边缘计算基础设施处理数据,而不必将数据发送回地球。

这在产生大量数据时特别有用,因为在太空轨道上处理数据相比将数据发送回地球上的数据中心处理,减少了延迟,并提高了安全性。这一价值主张基本上与地球上的边缘计算相同,也就是将资源和服务尽可能地转移到数据来源或用户附近。

虽然最初的用例是为了在太空轨道上提供云计算扩展和边缘处理,以便让越来越多的太空硬件运营公司更有效地管理设备,但Gatens认为未来可以看到更多的数据中心转移到轨道上。 

他预计:“在近地轨道(LEO)、地月(地月之间),以及更远的地方,对专用数据中心设施或空间站将会有更多的需求。这些数据中心可供地球和太空用户使用,并为两者提供混合云选项。”

微软的Azure轨道空间SDK已经允许程序员在轨道平台上创建、部署和操作应用。该应用套件提供了一组模板、示例和文档,以方便太空开发人员启动和运行常见的工作负载模式,例如地球观测图像处理。

“太空云”的潜在市场 

IBM也与Sierra Space合作建设太空云计算基础设施,它将允许各种卫星和设备在太空轨道上通信,使数据更容易在地球和太空之间流动。Sierra Space曾为Orbital Reef商业空间站开发人类居住模块,该空间站由亚马逊创始人杰夫·贝佐斯创办的商业太空开发商Blue Origin领导。

虽然建造太空云的初步工作已经开始,并且正在努力创建底层基础设施,以使4400多颗卫星能够更好地进行通信,但将整个数据中心送入太空的更广泛目标更是一个长期的梦想。

不过Durand表示,假设可行性研究表明,这将对实现净零产生积极影响,人们可以在2030年代中期开始看到太空数据中心的早期部署,并在本世纪中叶建立更广泛的基础设施。

Futurum Research高级分析师Steven Dickens指出,“随着气候变化的深入,我们需要寻找创新的方法来降低日益增长的计算需求对环境的影响。当运载火箭发射成本的降低和商业太空飞行成为常态,在太空运行数据中心变得越来越可行。希望在不久的将来看到这种创新成为现实。”

一般认为,太空云计算基础设施将支持快速增长的轨道经济,包括制造业、太空太阳能、太空旅游甚至小行星采矿。花旗银行在研究报告中声称:“我们预计最快的增长来自新的太空应用和产业,例如太空太阳能、太空物流和月球/小行星采矿等。到2040年,这些行业领域的年销售额可能达到1000亿美元左右。”

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