De recordbrekende overname van Elon Musks AI-bedrijf xAI door zijn ruimtevaartbedrijf SpaceX is volgens hem bedoeld voor datacenters in de ruimte. Musk kijkt al jaren daar naar, net als anderen, waaronder medemiljardair Jeff Bezos. Op papier is het een interessant idee, want er is genoeg ruimte en zonne-energie daar boven. In praktijk is het makkelijker gezegd dan gelanceerd, ook voor SpaceX.
De miljardenovername van xAI, het bedrijf achter AI-chatbot Grok en sociaal netwerk X, is volgens Musk nodig voor het realiseren van datacenters in de ruimte. Die zijn binnen twee tot drie jaar een logische keuze, aldus de techtopman, die de wereld al vele jaren de nabije komst van volledig zelfrijdende auto's voorspiegelt. De door Musk in de ruimte voorspelde datacenters zijn dan voor AI, met name om toekomstige AI-modellen te trainen.
Belasting van milieu en gemeenschappen
De hoogste baas van xAI en SpaceX, die nu samengaan, stelt dat de huidige ontwikkelingen op AI-gebied afhankelijk zijn van grote datacenters op de aarde met enorme energiehonger en hitteafgifte. "De wereldwijde elektriciteitsvraag voor AI kan simpelweg niet worden gedekt met aardse oplossingen, zelfs niet op korte termijn, zonder gemeenschappen en het milieu te belasten", aldus Musk.
Dat belasten van elektriciteitsnetten, het milieu en nabijgelegen gemeenschappen doen grote techbedrijven al. Daarbij worden beperkingen soms sluw omzeild. De belasting, aanpak en impact levert datacenterbedrijven kritiek, tegenstand en soms ook regelgevende problemen op. Zo is het datacenter van xAI in het zuiden van de Amerikaanse stad Memphis (in de staat Tennessee) omstreden vanwege vervuiling. Ook maakt het zich volgens milieutoezichthouder Environmental Protection Agency schuldig aan illegale stroomopwekking.
Vlucht naar voren?
Een vlucht naar de ruimte zou in theorie niet alleen letterlijke ruimte geven, maar mogelijk ook verlossing van regelgeving. Musk meent hoe dan ook dat AI in de ruimte overduidelijk de enige manier is om op de lange termijn op te schalen, aldus zijn verklaring bij de overname van xAI door SpaceX. Hij haalt daarbij de enorme potentie aan van de energie van de zon en stelt dat het verplaatsen van AI-datacenters naar de ruimte 'de enige logische oplossing is'.
De miljardair kijkt daar al langere tijd naar, net zoals bijvoorbeeld techreus Google en ook ruimtevaartbedrijf Blue Origin. Dat laatste is van Jeff Bezos, de grote baas van webwinkel Amazon en dochterbedrijf AWS. Zo stelde Bezos in oktober vorig jaar dat de ruimte het antwoord is op de toenemende energiebehoeften van de AI-industrie. Hij voorspelde dat datacenters in de ruimte binnen tien tot twintig jaar realiteit zijn. Die op zonne-energie werkende rekencentra met gigawattcapaciteit zullen efficiënter zijn dan datacenters op de aarde, aldus Bezos.
Bezos versus Musk
Een speciaal team bij Blue Origin werkt al meer dan een jaar aan de benodigde technologie voor AI-datacenters in een baan om de aarde, onthulde The Wall Street Journal eind december vorig jaar. Vorige maand kondigde Bezos' ruimtevaartbedrijf een plan aan om eind volgend jaar 5408 satellieten in gebruik te hebben voor communicatiediensten aan datacenters, overheden en bedrijven. Daarmee gaat dit raketbedrijf de concurrentie aan met het Starlink-satellietnetwerk van SpaceX.
Ondertussen zouden er bij Musks ruimtevaartbedrijf al plannen zijn voor nieuwe uitvoeringen van de Starlink-satellieten, die AI-rekentaken kunnen op zich kunnen nemen. Het Starlink-netwerk rond de aarde verzorgt nu internetverbindingen via grondstations. De Amerikaanse telecomtoezichthouder FCC gaf vorige maand goedkeuring voor een flinke uitbreiding van het satellietnetwerk.
Straling, latency en bandbreedte
Ondanks ambities en inspanningen om datacenters in omloopbanen te realiseren zijn er nogal wat hordes op de weg naar de ruimte. Aan het begin van het traject is er de noodzaak van stralingsbescherming voor computers in de ruimte. Dat maakt AI-datacenters al complexer en kostbaarder. Eenmaal gelanceerd is er de kwestie van de relatief hoge latency voor dataverbindingen met satellieten en grondstations, ook onderling.
Op basis van huidige technologie lijkt het er namelijk op dat de capaciteit van een enkele datacentersatelliet niet vergelijkbaar zal zijn met die van een compleet, krachtig AI-datacenter. Mede met het oog op slechte bereikbaarheid voor onderhoud is het waarschijnlijker dat er een gedistribueerd geheel zal zijn: een datacenter gevormd door meerdere satellieten. De hoogte van de omloopbanen van satellieten maakt wel verschil voor de latency. Toch is dat bij draadloze verbindingen in en met de ruimte relatief hoog vergeleken met de zeer lage latency tussen racks en gangen in een fysiek datacenter op de grond, en tussen datacenters onderling.
Bovendien ondervinden de draadloze netwerkverbindingen met de beoogde datacenters in de ruimte ook nog eens beperkingen in de bandbreedte voor radiocommunicatie en de gevoeligheid van lasercommunicatie voor atmosferische effecten. De bandbreedte is beperkt in vergelijking met wat mogelijk is voor datacenters op de grond. De vereiste stralingsbescherming en de connectiviteitskwesties met de ruimte vereisen aanpassingen in ontwerp en uitvoering van hardware en ook software. Deze aanpassingen hangen bovendien samen met de configuratie van verbonden systemen op de grond en de verwachtingen van gebruikers.
Zonne-energie en koeling
Naast deze voor de hand liggende zaken spelen ook basalere zaken een belemmerende rol, zoals energie en hitteafgifte. Musk is optimistisch over zonne-energie. "Het is altijd zonnig in de ruimte!" Ook Bezos prees eind vorig jaar al het ontbreken van wolken en regen in de ruimte. Voor serieuze energieopwekking is echter wel een flink oppervlak aan zonnecellen nodig. De grootste zonnepaneleninstallatie in de ruimte is momenteel dat van het internationale ruimtestation ISS. Die installatie van zonnepanelen heeft een oppervlakte van 2,5 vierkante kilometer en levert gemiddeld 84 tot 120 kilowatt, met een piekvermogen van zo'n 240 kilowatt.
AI-chips, zoals de H200-gpu van Nvidia, verbruiken van zichzelf al relatief veel energie. Daar komt nog het verbruik bij van de rest van een datacenter, inclusief koelingssystemen. Een zonnepaneleninstallatie als die van het ISS zou volgens schatting van een zelfverklaard ex-NASA-ingenieur ongeveer tweehonderd H200-chips aankunnen. Dat aantal verbleekt bij de vele honderdduizenden gpu's die AI-aanbieders als OpenAI, AWS en Microsoft plaatsen en gebruiken in hun datacenters voor AI.
Ook warmteafgifte is een punt van aandacht. Veel van de uitdagingen rond datacenters, laat staan AI-datacenters, betreffen koeling. Een misvatting is dat dat in de ruimte makkelijk is omdat het daar koud is. Het praktische probleem is dat er door het ontbreken van atmosfeer geen mogelijkheid is voor convectie. Koelblokken en warmtewisselaars op aarde raken hun hitte uiteindelijk kwijt aan de buitenlucht. In de ruimte is er een vacuüm.
Het ISS heeft dan ook een complex systeem om zijn hitte kwijt te kunnen. Dat systeem pompt koelvloeistof door een radiatorpaneel van zo'n 42,5 vierkante meter. Dit kan de killowattoutput van grofweg zestien H200-gpu's aan. Dat zou gelijk zijn aan een kwart van een regulier serverrack in een datacenter op aarde. Voor het afvoeren van de hitte van enkele honderden AI-chips is dan een radiatorpaneel van meer dan een halve vierkante kilometer nodig.
Groot, groter, zwaar
De optelsom van zonne- en radiatorpanelen levert dus een theoretische AI-datacentersatelliet op die flink meer ruimte inneemt dan het ISS nu doet. Huidige satellieten geven al 'luchtvervuiling' en verstoren astronomische waarnemingen, waarbij eind 2024 bleek dat nieuwe Starlink-satellieten radiotelescopen veel meer storen. Volgens senior directeur Travis Beals van Googles Project Suncatcher zijn er tienduizend satellieten nodig om de rekenkracht te halen een datacenter met een capaciteit van één gigawatt. Bij die schatting gaat hij uit van satellieten met een vermogen van honderd kilowatt.
Het kan zijn dat Musk, Bezos en andere ruimtegerichte techtitanen niet zo zwaar tillen aan deze neveneffecten, of dat ze die weten te beperken. Wel krijgen ze er een zware dobber aan dat al die hardware eerst nog de ruimte in moet. Boven op de hogere kosten voor het maken van ruimtebestendige ict-systemen komen de kosten voor het lanceren daarvan.
De afgelopen jaren is op dat gebied wel sprake van een neergaande lijn, aangejaagd door ruimtevaarttechnische vooruitgang en commerciële bedrijven als SpaceX en Blue Origin. Google uitte eind vorig jaar de verwachting dat de kosten over vijf jaar zoveel gedaald zijn, dat een datacenter in een baan rond de aarde even duur is als een datacenter op de planeet zelf. In 2027 wil Google met zijn Project Suncatcher de eerste prototypes de ruimte inschieten.
Maar ook als er een omslagpunt wordt bereikt voor de kosten van satellietproductie en -lancering blijft de problematiek van onderhoud en upgrades, waarvoor weer meer lanceringen nodig zijn. Bovendien is en blijft er het risico dat lanceringen mislukken, wat negatieve neveneffecten kan hebben voor bijvoorbeeld luchtvaartverkeer. Toch meent Musk dat datacenters in de ruimte, werkend op zonne-energie, mogelijk zijn met lage operationele en onderhoudskosten. Ook Bezos gelooft dat de kostenvergelijking met datacenters op de grond binnen enkele tientallen jaren uitvalt in het voordeel van datacenters in de ruimte.
Milieu-impact
De vraag is of zulke positieve voorspellingen wel rekening houden met het totale plaatje. De CO₂-uitstoot van datacenters in de ruimte kan lager zijn dan op de aarde, maar er is ook milieu-impact om de benodigde hardware daar te krijgen. Duitse onderzoekers hebben de uitstoot van raketlanceringen meegenomen in berekeningen, inclusief de terugkeer van onderdelen en de gevolgen voor de ozonlaag. Zij komen in hun paper 'Dirty Bits in Low-Earth Orbit' tot nogal ongunstige conclusies voor rekenkracht in omloopbanen.
Niet alleen in de Verenigde Staten is de blik voor datacenters gericht op de ruimte. Europese bedrijven en overheden doen mee en kijken daarbij naar uitstoot, maar ook naar datasoevereiniteit. Het eind 2022 opgezette Ascend-programma (Advanced Space Cloud for European Net zero Emission and Data sovereignty) van de Europese Unie onderzocht de haalbaarheid van datacenters in de ruimte. De resultaten in 2024 waren 'veelbelovend', meldde het Ascend-consortium van het Franse Thales en het Italiaanse Leonardo. De blik was daarbij wel gericht op klimaatdoelen voor 2050. Een eerste lancering zou dit jaar zijn.
Miljarden- en biljoenenkwestie
Ondanks praktische bezwaren lijkt een nieuwe ruimterace op te doemen, aangejaagd door techtrends zoals digitalisering, digitale soevereiniteit en de lopende AI-hype. Of en wanneer het er echt van komt, is nog de vraag. Mogelijk duurt het langer dan voorzien, maar feit is dat er miljarden, zo niet biljoenen mee gemoeid zijn. Al was het maar vanwege de voor dit jaar geplande beursgang van Musks ruimtevaartbedrijf SpaceX, dat met xAI nu een eigen AI-tak aan boord heeft.
Redactie: Jasper Bakker • Eindredactie: Marger Verschuur
/i/2008008890.png?f=imagenormal)