Google schickt testweise KI-Chips ins All - Rechenzentren im All
Immer größere Rechenzentren für immer leistungsfähigere KI: Der Strom- und Kühlbedarf klassischer Serverparks wächst rasant. Eine Vision lautet deshalb, Rechenzentren ins All zu verlagern, direkt mit Sonnenstrom zu versorgen und die Kälte des Weltraums zum Kühlen zu nutzen.
Wenn es nach den großen Versprechen, zum Beispiel von Elon Musk, geht, soll das schon bald Realität sein. Viele Experten glauben allerdings, dass das noch Zukunftsmusik ist. Google beginnt die Entwicklung jetzt aber mit einem ersten konkreten Test.
Heute ist an Bord einer Falcon-9-Rakete ein kleiner Technologie-Satellit aus der Forschungsabteilung von Google gestartet. Auf dem Satelliten mit dem Namen MVP sitzen vier Spezialchips, die einfache KI-Anfragen bearbeiten können. Von einem echten Rechenzentrum im Orbit ist das weit entfernt, aber es ist ein praktischer Test unter realen Bedingungen.
Hohe Startkosten und viele weitere Schwierigkeiten
Die Idee, Rechenzentren ins All zu verlegen, scheitert bislang an verschiedensten Problemen: Kühlung, Energieversorgung, Kommunikation zwischen vielen Satelliten, dem Schutz vor Strahlung und viel zu hohen Startkosten. "Rechenzentren heute im All sind noch eine technologische Herausforderung", sagt Sabine Klinkner, Professorin für Satellitentechnik am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart. Besonders kritisch sei die Wärmeabfuhr der Chips.
Auf der Erde wird Hitze an Wasser oder Luft abgegeben und aktiv aus dem Gebäude herausbefördert. Im Vakuum des Weltraums funktioniert das nicht: Wärme kann zwar im Inneren eines Satelliten über Flüssigkeiten oder Leitungen verteilt werden, dann aber nur als Wärmestrahlung abgegeben werden - ein viel langsamerer Prozess als die Kühlung mit Wasser hier auf der Erde. Um das zu beschleunigen, braucht es große Radiatoren - ausfahrbare Flächen, die möglichst von der Sonne wegzeigen, um nicht zusätzlich aufgeheizt zu werden. Je größer die Fläche, desto mehr Wärme kann abgestrahlt werden.
Die Internationale Raumstation hat Radiatoren mit einer Fläche von etwa 170 Quadratmetern, die 70 Kilowatt Wärme abstrahlen können. Ein mittelgroßes Rechenzentrum produziert etwa 900 Kilowatt Wärme. Die Radiatoren der ISS müssten dafür mehr als 2.100 Quadratmeter groß sein. Beim Google-Satelliten MVP wird die Kühlung zunächst hinten angestellt. Das bedeutet sehr begrenzte Einsatzzeiten: Die vier Chips sollen zunächst nur etwa 15 Minuten am Stück laufen, dann müssen sie abgeschaltet und gekühlt werden.
Satelliten-Konstellation statt klassischem Rechenzentrum
Auf dem Satelliten wird zunächst hauptsächlich getestet, wie gut und wie lange die Chips überhaupt in der harschen Umgebung des Alls funktionieren. Ein Rechenzentrum im All wäre aus Sicht der Raumfahrttechnik kein einzelnes Großobjekt wie die Internationale Raumstation, sondern eine Konstellation vieler kleiner Satelliten.
Das erleichtert Start, Austausch defekter Komponenten und modulare Erweiterungen, stellt aber neue Anforderungen an die Vernetzung. Zwischen den Satelliten müssten über Laserverbindungen große Datenmengen übertragen werden. "Das ist lösbar, aber da muss eine große Stabilität von der Ausrichtung der Satelliten und der Laserlinks gewährleistet werden", so Klinkner.
Für solche präzisen Verbindungen müssen die Satelliten eng und sehr genau in Formation fliegen. Das erfordert regelmäßige Bahnkorrekturen und damit Treibstoff - oft der begrenzende Faktor für die Lebensdauer eines Satelliten. Auch die Datenübertragung zur Erde ist ein Flaschenhals. Heutige Rechenzentren können mehr Daten erzeugen, als aktuell aus dem Orbit heruntergesendet werden können. Laserkommunikation wäre auch hier eine Option, stößt aber an Grenzen: Wolken und die Atmosphäre schwächen oder blockieren den Lichtstrahl.
"Insofern muss man sich dann überlegen, was man für ein Bodenstationsnetzwerk zur Verfügung stellen muss", sagt Klinkner. Das würde aber auch bedeuten, dass zwar einerseits Rechnerinfrastruktur von der Erde ins All verlagert wird, gleichzeitig aber neue, komplexe Kommunikationsinfrastruktur auf der Erde dafür aufgebaut werden müsste. Beim jetzigen Google-Test spielen auch diese Fragen noch kaum eine Rolle. MVP ist ein einzelner Satellit, der keine Nachbarn hat, mit denen er Daten austauschen müsste. Zur Erde funkt er klassisch über Funkverbindungen, die geringen Datenmengen erlauben das.
Vorteile von Weltraum-Rechenzentren: Sonnenenergie und Kälte
Trotz dieser technologischen Hürden sieht Google offensichtlich eine Erfolgschance für die Technologie. Auch Klinkner sieht potenzielle Vorteile. "Weil wir eben die Sonnenenergie direkter nutzen können als gefiltert durch die Atmosphäre", sagt sie. Das bedeutet: Solarpaneele liefern im All mehr Strom, und die Umlaufbahn kann so gewählt werden, dass es praktisch keine Nacht gibt.
Auch der Kritikpunkt der wasserintensiven Kühlung großer Rechenzentren auf der Erde würde im All wegfallen. Ob es sich je lohnen wird, Rechenzentren auf der Erde mit dieser Technologie zu ersetzen, ist offen. "Dass sie das ergänzt und dass die da auch eine Rolle spielen kann, das kann ich mir schon vorstellen", sagt Klinkner über Rechenzentren im All. Ob das heute schon kostentechnisch sinnvoll sei, das würde sie auch noch in Zweifel ziehen.
Google wagt mit MVP dennoch den ersten Schritt: ein begrenzter, realistischer Test im Orbit, weit entfernt vom voll ausgebauten Rechenzentrum im All. Mit diesem und zukünftigen Tests geht es dem Unternehmen darum, herauszufinden, ob aus der Vision mehr werden kann als Science-Fiction.