Вынос вычислительных мощностей и дата-центров на орбиту

[Андрей Климковский]

Вынос вычислительных мощностей и дата-центров на орбиту

Идея создания на орбите вокруг Земли созвездия спутников, предназначенных для хранения данных и вычислительных задач обсуждается давно. На нашем форуме она поднималась недавно в теме, посвященной новостям компании SpaceX, хотя отразила там в большей степени скептические настроения.

Наряду с очевидными преимуществами размещения вычислительных мощностей на орбите, у такого подхода есть и минусы.

Начнем с плюсов:

• Энергетическая независимость
• Физическая независимость и защищенность
• Доступность для всемирного использования (имеется в виду то, что для среднего получателя данных обмен данными с орбитой всегда существенно ближе, чем с другим контитентом через орбиту или по кабелю)

Но есть и минусы:

• Охлаждение вычислительных систем на орбите - как оно решается?
• Высокая цена выведения
• Риск потери спутников и данных в результате солнечных вспышек или аварий
• Невозможность или высокая цена непосредственного ремонта и обслуживания
• Деградация солнечных батарей с течением времени

На первый взгляд, минусов больше.

Тем не менее, мыслительный процесс в эту сторону продолжается. И не только он.

В частности, из свежих новостей стало известно, что Китай запускает данный проект в довольно ощутимом масштабе.

1000 пета операций в секунду: Китай строит первый в мире орбитальный суперкомпьютер для обработки данных в реальном времени

Статья опубликована на сайте IXBT: https://www.ixbt.com/news/2025/05/16/1000-peta-operacij-v-sekundu-kitaj-stroit-pervyj-v-mire-orbitalnyj-superkompjuter-dlja-obrabotki-dannyh-v-realnom.html

Но это перевод англоязычной публикации на interestingengineering.com

China starts building world-first supercomputer in orbit, launches key satellites

(Китай начинает строительство первого в мире суперкомпьютера на орбите, запускает ключевые спутники)

https://interestingengineering.com/space/china-building-world-first-supercomputer-in-orbit

Краткий пересказ первоисточника таков:

Китай запустил 12 спутников, оснащенных интеллектуальными вычислительными системами, для создания первого в мире суперкомпьютера на орбите, входящего в состав Three-Body Computing Constellation. Запущенные 14 мая 2025 года с помощью ракеты Long March 2D, эти спутники предлагают 5 пета операций в секунду (POPS) и 30 терабайт хранилища, с планами расширения до 2800 спутников для 1000 POPS. Система обеспечивает обработку данных в реальном времени в космосе, снижая зависимость от наземной инфраструктуры и используя солнечную энергию для повышения энергоэффективности. Проект, возглавляемый Zhejiang Lab и партнерами, может повлиять на такие отрасли, как аэрокосмическая и оборонная промышленность, потенциально усиливая стратегическую конкуренцию с США

Можно предположить, что китайские разработчики как-то решили проблему с охлаждением процессоров. Группировка в 2800 спутников кажется довольно серьезной затеей, и наверняка США обязательно поднимет брошенную перчатку (и не нужно долго гадать, кто именно это сделает).

Предлагаю обсудить возможные перспективы и последствия подобных начинаний.

_

[Pluto]

Мало ещё загадили орбиту...

[Андрей Климковский]

Мало ещё загадили орбиту...

Когда Человечество имело иные привычки?

[Karagy]

Начнем с плюсов:

Энергетическая независимость

Мощность 1 кв. метра солнечной панели в лучшем случае 200 ватт. Одна стойка в современном ЦОД портребляет 5 Киловатт. Суммарная потребляемая мощность ЦОД 100 - 500 Мегаватт. Т.е. орбитальному ЦОД-у потребуется примерно 1 квадратный километр солнечных панелей. Что нереалистично с учетом сопромата и приливных сил.

Физическая независимость и защищенность

Физическая независимость от чего? И почему это хорошо?
Физическая защищенность от чего? От метеоритов?

Доступность для всемирного использования

Доступность начнется только с появленем тотальной сети, когда над любой точкой планеты всегда есть связь с несколькими спутниками.
Столь плотная сеть будет мешать выводу грузов на орбиту.

Но есть и минусы:

Охлаждение вычислительных систем на орбите - как оно решается?

При существующих кпд цодов - не решается вообще. Поэтому не будет цодов на орбите.

Высокая цена выведения

сейчас - да. А вообще - смотря откуда выводить.

Риск потери спутников и данных в результате солнечных вспышек или аварий

Там вообще агрессивная среда. Например ноуты на МКС завозят мешками. Очень быстро деградируют.

Невозможность или высокая цена непосредственного ремонта и обслуживания

Это масштабная инфраструктура. У неё будет сеть постоянно работающих спутников-ремонтников.

Деградация солнечных батарей с течением времени

Значит нужны не солнечные батареи.

[Андрей Климковский]

Китайцы каким-то образом намерены решить все перечисленные выше проблемы. Возможно, что какая-то часть их уже решена.

Сейчас я вспоминаю 2015-й год, когда я работал в IT-компании Postgres Pro под руководством Олега Сергеевича Бартунова (профессионального астронома). Олег Сергеевич тщательно подбирал сотрудников, и разного рода "плоскоземельщики" (такие тоже встречаются среди айтишников - код пишут хорошо, остальное не понимают) к нам не попадали, да и вообще были достаточно близки к космической теме + свое айтишное дело хорошо знали.

Так вот, как-то в целом и фоном в компании существовало тогда мнение, что Илон Маск аферист и мошенник, а его проект Starlink - неосуществимая блажь. И точно так же мне выкладывали цифры - какие будут задержки пингов, какая пропускная способность, сколько надо спутников для более-менее конкурентного покрытия, как часто их придется менять и сколько они потребляют (вообще говоря спутники в системах связи типа Starlink - это уже орбитальные ЦОДы, может быть не слишком мощные, но тем не менее), из чего складывалась однозначная картина, что Илон Масчк просто разводит публику, и ничего из обещанного им НИКОГДА не может быть воплощено в реальности.

Но оно воплотилось каким-то волшебным образом.

Неделю назад в теме про SpaceX поднялась аналогичная дискуссия относительно орбитальных ЦОДов (потому что Маск и туда смотрит с конкретными намерениями). И тоже было высказано довольно много "компетентных" мнений о том, что этого не может быть, потому что не может быть никогда.

Но теперь за дело взялись китайцы. И не просто взялись, а уже запустили первую партию спутников.

Конечно, не всё, что затевают китайцы, гарантировано приходит к успеху.

Но и сказать такое, что "они просто не читали этот форум, вот и страдают фигней", тоже как-то язык не поворачивается.

Очевидно, какие-то новые подходы позволяют развиваться в этом направлении.

Весь вопрос в том, какие?

_

[Karagy]

вообще говоря спутники в системах связи типа Starlink - это уже орбитальные ЦОДы

не надо путать ЦОД с роутером. эдак и фтинесс-браслет окажется ЦОД

[Кремальера]

Но теперь за дело взялись китайцы. И не просто взялись, а уже запустили первую партию спутников.

Китайцы лидеры в области квантовых процессоров вообще и квантового шифрования в частности. Мериканская Capella только догоняет их.А квантовым процессорам не нужны мегаватты.

[Dust Raider]

Меня очень сильно интересует, что китайцы собираются предпринять. Вынос вычислительных мощностей на орбиту для меня выглядит дичью.

Лет 15... Да нет, уже лет 18 назад, в конце 2000-х, я работал на заводе, где у меня, помимо прочего, были задачи делать вычислительный кластер для нашего заводского КБ. Кластер - это такой "суперкомпьютер для бедных". Я его сделал - 64 разнокалиберных компьютера, объединяемых под специальной операционкой (Slackware), и соединённых по скоростной сети (гигабитный LAN по витой паре, по тем временам зело круто). Использовалось оно для обсчёта твердотельной симуляции и химии. За ночь умудрялось просчитывать процесс разрушения твердосплавной детальки размером с кулак.

Делая этот кластер, я прочитал довольно много теории и уяснил для себя основные проблемы такого рода решений:
1) Неравномерное распределение нагрузки по узлам кластера.
2) Неустойчивое соединение между узлами.
3) Повышенное энергопотребление.
4) Повышенное тепловыделение.

С проблемами 1, 2 и 3 я столкнулся лично. Проблема 4 не всплыла только потому что был конец зимы, и было куда охлаждаться (по моему указанию на ночь в КБ выключали батареи, утром в комнатах было устойчивые +18).

Так вот, если китайцы, возможно, решат проблему 1, то проблемы 2, 3 и 4 решить в космосе не представляется возможным. 1000 петафлопс даже на современных специализированных чипах - это ангар, густо заставленный стойками, рядом с которым с одной стороны немаленькая такая электростанция (на несколько мегаватт), а с другой - озеро (для охлаждения). В космосе электростанции нет, охлаждаться там некуда, да и стабильность лазерной связи между узлами у меня вызывает сомнения.

В применение всей этой фигни как суперкомпьютера я не верю. Отсюда вопрос - что на самом деле задумали китайцы?

[Karagy]

Отсюда вопрос - что на самом деле задумали китайцы?

Известно что. Оказалось что под излучением от старлинков - пассивные (!) РЛС (разумеется доработаные для этого юзкейса) прекрасно видят демократические стелсы. И теперь Китай срочно наращивает сеть недемократичного аналога старлинков, от которых у дяди Сэма нет рубильника.

[BlackMokona]

Известно что. Оказалось что под излучением от старлинков - пассивные (!) РЛС (разумеется доработаные для этого юзкейса) прекрасно видят демократические стелсы. И теперь Китай срочно наращивает сеть недемократичного аналога старлинков, от которых у дяди Сэма нет рубильника.

Длинноволновые радары тоже прекрасно видят стелсы, но их на ракеты не поставить. Тоже с пассивными радарами

[Dust Raider]

Известно что. Оказалось что под излучением от старлинков - пассивные (!) РЛС (разумеется доработаные для этого юзкейса) прекрасно видят демократические стелсы.

А разве на "летающем Lenovo" не лазерная связь между узлами? Что мы вообще знаем о конс(т)рукции выведенных "огригатов"?

[-Asket-]

что на самом деле задумали китайцы?

Речь всего лишь о предварительной обработке информации собираемой приборами самих спутников.
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=62466.0
https://habr.com/ru/companies/cloud4y/news/910572/

[petrovich1964]

Проблема 4

Совершенно согласен - тепло удалять из спутника можно только через огромные радиаторные панели. И если заморочиться и сделать спутник с радиатором в тыщи (а то и мульоны) квадратных метров, то возникает вопрос - а когда спутник улетел из зоны видимости то как иметь с ним связь? не проще ли делать расчёты на дата-центре что рядом с заказчиком на земле? Где найти заказчиков которые будут платить деньги за то что могут использовать дата-центр лишь несколько минут в каждый час пролёта спутника быстро, а в остальное время связь с этим дата-центром будет такой же как с любым другим наземным дата-центром?

[Dem]

Мощность 1 кв. метра солнечной панели в лучшем случае 200 ватт. Одна стойка в современном ЦОД портребляет 5 Киловатт. Суммарная потребляемая мощность ЦОД 100 - 500 Мегаватт. Т.е. орбитальному ЦОД-у потребуется примерно 1 квадратный километр солнечных панелей. Что нереалистично с учетом сопромата и приливных сил.

Не нужно общее поле батарей, достаточно батареи к каждой стойке. 25м2 не куча. А потом соединяем в цепочку.

Физическая независимость от чего? И почему это хорошо?
Физическая защищенность от чего? От метеоритов?

От маски-шоу

Доступность начнется только с появленем тотальной сети, когда над любой точкой планеты всегда есть связь с несколькими спутниками.

Старлинк

Длинноволновые радары тоже прекрасно видят стелсы, но их на ракеты не поставить. Тоже с пассивными радарами

На ракете достаточно приёмника ЦУ