آیا زمان آن رسیده که مراکز داده را به فضا منتقل کنیم؟

شرکت فلوریدایی لون‌استار دیتا هولدینگز (Lonestar Data Holdings) به‌تازگی دستگاهی به اندازه‌ی جعبه کفش را به فضا پرتاب کرد که حاوی داده‌هایی از «وینت سرف»، یکی از پدران اینترنت و همچنین دولت فلوریدا و دیگر منابع است. این دستگاه روی ماه‌نشین «آتنا» از شرکت «اینتوئتیو مشینز» نصب شده بود.

ماموریت آتنا متاسفانه با واژگونی ماه‌نشین روی سطح قمری پایانی زودهنگام داشت. بااین‌حال وقتی لون‌استار به هر ترتیب دستگاه خود را به سطح ماه رساند، به عنوان نخستین شرکتی شناخته شد که به‌طور خاص به بررسی یکی از دغدغه‌های اخیر برخی از متخصصان فناوری پرداخته است: آیا زمان آن رسیده که مراکز داده را از زمین به فضا منتقل کنیم؟

با توجه به اینکه مراکز داده‌ای که انرژی زیادی مصرف می‌کنند، به‌طور فزاینده درحال گسترش هستند و زمین‌های باارزش را اشغال می‌کنند، فشار بیشتری بر شبکه‌های برق وارد می‌آورند، آب مصرف می‌کنند و سر و صدای زیادی تولید می‌کنند، ساخت تأسیسات در مدار زمین یا روی ماه می‌تواند به کاهش بسیاری از این مشکلات کمک کند.

«استیو آیزل»، رئیس و مدیر ارشد درآمد لون‌استار، یکی از جذابیت‌های اصلی قراردادن دستگاه‌های ذخیره‌کننده داده روی ماه را امنیت آن می‌داند. او بیان می‌کند: «در نهایت، ماه می‌تواند امن‌ترین مکان برای ذخیره نسخه پشتیبان از داده‌های شما باشد. هک‌کردن آن دشوارتر است و نفوذ به آن بسیار سخت‌تر خواهد بود؛ زیرا فراتر از هر مشکلی در زمین قرار دارد، از بلایای طبیعی گرفته تا قطع برق و جنگ.»

دستگاه لون‌استار از هشت ترابایت فضای ذخیره‌سازی (تقریباً معادل لپ‌تاپی پیشرفته) بهره می‌برد و قرار بود برای چند هفته و تا پیش از فرارسیدن شب در ماه فعالیت کند. هرچند آتنا با واژگونی روی ماه نتوانست به اهداف ماموریت خود دست یابد، لون‌استار اعلام کرده که آزمایش دستگاهش موفقت‌آمیز بوده و موفق به ارسال و دریافت داده شده است.

لون‌استار اکنون درحال برنامه‌ریزی برای پروژه‌های بزرگ‌تر است. این شرکت قصد دارد در سال ۲۰۲۷ سرویس ذخیره‌سازی داده‌های تجاری را با استفاده از مجموعه‌ای از ماهواره‌ها، در نقطه لاگرانژ L1 زمین و ماه قرار دهد. این محدوده که در فاصله ۶۱,۳۵۰ کیلومتری از سطح ماه قرار دارد، به دلیل پایداری گرانشی مکان مناسبی برای دسترسی پیوسته به داده‌ها خواهد بود. فضاپیماها می‌توانند دید ثابت به زمین داشته باشند تا دسترسی به اطلاعات به‌طور بی‌وقفه امکان‌پذیر باشد.

شرکتی به نام استارکلود (Starcloud)، مستقر در ایالت واشنگتن نیز روی نیاز به پردازش داده‌ها در فضا سرمایه‌گذاری کرده است. این شرکت که دسامبر گذشته ۱۱ میلیون دلار سرمایه جذب کرد و از آن زمان موفق به جذب پول بیشتر نیز شده است، قصد دارد اواخر امسال یک ماهواره کوچک پردازش داده‌ی مجهز به پردازنده‌های گرافیکی انویدیا را به فضا پرتاب کند.

آکسیوم فراتر از ارائه‌ی پشتیبان دور از دسترس برای داده‌های زمینی، نیاز فوری به ظرفیت محاسباتی در فضا را نیز احساس می‌کند. ناوگان رو به رشد ماهواره‌های دیده‌بان زمین و فضا با چالش‌های مربوط به محدودیت‌های پهنای باند مواجه هستند. برای آنکه کاربران بتوانند از مشاهدات ماهواره‌ای بهره‌برداری کنند، تصاویر ابتدا باید به ایستگاه‌های زمینی که در نقاط مختلف سیاره قرار دارند منتقل و سپس برای پردازش به مراکز داده ارسال شوند که این فرآیند، تأخیر قابل توجهی را در پی دارد.

بااین‌حال، برای موفقیت مراکز داده‌ی فضایی، لازم است که تجهیزات بتوانند شرایط سخت محیط ماورای جو زمین را تحمل و انرژی خورشیدی کافی را برای عملکرد خود جذب کنند و از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر باشند. کارشناسان معتقدند که چالش‌های پیش‌رو حل‌شدنی‌تر از آنچه به نظر می‌رسند، هستند؛ به ویژه اگر مشکلات موجود در مراکز داده زمینی را نیز در نظر بگیریم.

رونق فعلی در حوزه هوش مصنوعی و استخراج ارزهای دیجیتال نگرانی‌های جدی درباره تأثیرات زیست‌محیطی زیرساخت‌های محاسباتی روی زمین ایجاد کرده است. در حال حاضر، مراکز داده تقریباً یک تا دو درصد از مصرف برق جهانی را به خود اختصاص می‌دهند. براساس گزارشی از «گلدمن ساکس» که سال گذشته منتشر شد، این میزان ممکن است تا سال ۲۰۳۰ به دو برابر افزایش یابد.

علاقه‌مندان به فناوری فضایی بر این باورند که مراکز داده مستقر در مدار می‌توانند راه‌حلی برای این چالش‌ها ارائه دهند.

«دمیان دومستیر»، معمار سیستم‌های فضایی در کنسرسیوم هوافضای اروپایی «تالس آلنیا اسپیس»، می‌گوید: «مراکز داده زمینی برای عملکرد خود به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند که این امر به معنای ایجاد ردپای کربنی بالا است. علاوه‌بر این، آن‌ها گرمای زیادی تولید می‌کنند و بنابراین برای خنک‌سازی به آب نیاز دارند. اما در فضا، این مشکلات وجود ندارد؛ زیرا دسترسی نامحدودی به انرژی خورشیدی داریم و می‌توانیم گرمای اضافی را به سادگی به فضا تابش کنیم.»

دومستیر که رهبری یک مطالعه به پشتیبانی مالی اتحادیه اروپا درباره امکان استقرار زیرساخت‌های بزرگ‌مقیاس IT در مدار زمین را بر عهده داشته، فضا را به عنوان گزینه‌ای امن‌تر نسبت به زمین برای حمل و نقل و ذخیره‌سازی داده‌ها می‌داند. کابل‌های فیبر نوری زیردریایی در برابر خرابکاری و بلایای طبیعی آسیب‌پذیر هستند، مانند فوران آتشفشانی زیر دریایی تونگا که این منطقه را برای دو هفته از دسترسی به اینترنت محروم کرد.

در ارتفاعات بالای جو، قطع اتصال یا نفوذ به مراکز داده‌ای که به وسیله لینک‌های لیزری غیرقابل هک به یکدیگر متصل شده‌اند، به طور قابل توجهی دشوارتر خواهد بود. این ابرمراکز محاسباتی، به جز تهدیداتی نظیر موشک‌های ضدماهواره، انفجارهای هسته‌ای در فضا یا ربات‌های رهگیر، تقریباً غیرقابل دسترس خواهند بود. البته ریزشهاب‌سنگ‌ها و تکه‌های زباله فضایی همچنان می‌توانند چالش‌هایی ایجاد کنند؛ اما فضاپیماها قادرند از آنها دوری کنند و تا حدی می‌توانند برای مقاومت در برابر این خطرات طراحی شوند.

علاوه‌بر این، تجهیزات الکترونیکی خارج از جو محافظ زمین با ذرات پرانرژی خورشید مواجه خواهند شد که ممکن است به تدریج به آنها آسیب برساند. شرکت آکسیوم در تلاش است این چالش را با استفاده از تجهیزات نظامی مقاوم حل کند. همچنین شرکت لون‌استار بر این باور است که با قراردادن مراکز داده خود در دالان‌های گدازه زیر سطح ماه، می‌تواند از تابش شدید نزدیک به ماه جلوگیری کند.

مسئله تأمین انرژی تأسیسات نیز بسیار حائز اهمیت است. اگرچه انرژی خورشیدی در مدار زمین رایگان و همواره در دسترس است، هنوز سطحی از انرژی که برای تأمین زیرساخت‌های داده در مقیاس زمین کافی باشد، برداشت نشده است.

مطالعه‌ای که تحت عنوان ASCEND توسط شرکت «تالس آلنیا اسپیس» انجام شده، به طراحی پلتفرم‌های داده‌ای مداری می‌پردازد که دو برابر بزرگ‌تر از ایستگاه فضایی بین‌المللی، بزرگ‌ترین سازه‌ی فضایی ساخته شده تاکنون، هستند.

در پلتفرم‌های ASCEND، رک‌های سرور به وسیله آرایه‌های خورشیدی وسیعی تغذیه می‌شوند که قادر به تولید یک مگاوات برق هستند؛ مقداری که معادل مصرف برق حدود ۵۰۰ خانوار در کشورهای غربی است. در مقایسه، پنل‌های خورشیدی روی ایستگاه فضایی بین‌المللی تنها حدود یک‌چهارم این مقدار (۲۴۰ کیلووات در روشنایی کامل) انرژی تولید می‌کنند.

«دومینیکو ویچینانزا»، استاد همکار سیستم‌های هوشمند و علم داده در دانشگاه »انگلیا راسکین» بریتانیا، معتقد است که انتقال مراکز داده به فضا به صورت انبوه هنوز کمی غیرواقعی به‌نظر می‌رسد. فناوری‌های رباتیکی که بتوانند چنین ساختارهای بزرگی را مونتاژ و نگهداری کنند هنوز در دسترس نیستند و خرابی‌های سخت‌افزاری در شرایط دشوار مداری هزینه‌های نگهداری را افزایش خواهد داد.

ویچینانزا می‌گوید: «رفع مشکلات در مدار به هیچ وجه کار آسانی نیست. حتی با وجود رباتیک و اتوماسیون، محدودیت‌هایی برای آنچه که می‌توان از راه دور تعمیر کرد وجود دارد.» او همچنین اضافه می‌کند: «اگرچه فضا مزیت تأمین انرژی خورشیدی ۲۴ ساعته را دارد، طوفان‌های خورشیدی و تابش کیهانی ممکن است به تجهیزات الکترونیکی حساس و اجزای کنونی مانند ریزتراشه‌ها و حافظه‌هایی که برای کار در فضا طراحی نشده‌اند آسیب برساند.»

ویچینانزا همچنین به این نکته اشاره می‌کند که هرگونه برخورد ممکن است مدار زمین را با زباله‌های فضایی بیشتر شلوغ کند. اما حتی اگر مراکز داده را از زمین به فضا منتقل نکنیم، حامیان این رویکرد معتقدند که چنین کاری برای گسترش حضور ما در فضا ضروری خواهد بود. ایزل تأکید می‌کند:

اقتصاد قمری درحال رشد است و در پنج سال آینده به زیرساخت دیجیتال در ماه نیاز خواهیم داشت. ما ربات‌هایی خواهیم داشت که نیاز به ارتباط با یکدیگر دارند. دولت‌ها پایگاه‌های علمی را راه‌اندازی خواهند کرد و برای حمایت از نیازهای خود نه تنها در ماه، بلکه برای سفر به مریخ و فراتر از آن به زیرساخت دیجیتال نیاز خواهند داشت. این بخش بزرگی از آینده ما خواهد بود.»