Ex ingeniero de la NASA: construir un centro de datos espaciales es la peor idea que he oído.

Un ex ingeniero de la NASA y experto en Google Cloud explica por qué la idea de establecer centros de datos en el espacio es completamente irrealizable, llena de desafíos en todos los aspectos, desde la energía, la disipación de calor hasta la tolerancia a la radiación. Este artículo proviene de un escrito de Taranis, organizado, traducido y redactado por Dongqu. (Resumen: Este hombre quiere enviar una máquina de minería de Bitcoin al espacio: sol infinito + cero costos de enfriamiento es el paraíso de la minería de BTC) (Contexto adicional: “Mover la presa de las Tres Gargantas al espacio” China planea construir una estación de energía solar en el espacio, ¿los humanos se acercan a la libertad energética?) Para aclarar, soy un ex ingeniero/científico de la NASA con un doctorado en electrónica espacial. También trabajé en Google durante 10 años, habiendo pasado por varios departamentos de la compañía, incluidos YouTube y el departamento de nube encargado de desplegar capacidades de computación AI, por lo que estoy altamente calificado para opinar sobre este tema. En resumen: esta es absolutamente una mala idea, realmente no tiene sentido. Hay muchas razones, pero en una frase, los equipos electrónicos necesarios para hacer funcionar un centro de datos, especialmente aquellos que despliegan capacidades de computación AI en forma de GPU y TPU, no son adecuados para funcionar en el espacio. Si no has trabajado en este campo antes, te advierto que no asumas intuitivamente, porque la realidad de hacer funcionar hardware en el espacio no es necesariamente obvia. Energía La razón principal por la que la gente quiere hacer esto parece ser que hay abundante energía en el espacio. No es así. Básicamente, solo tienes dos opciones: energía solar y energía nuclear. La energía solar significa desplegar un arreglo de paneles solares con células fotovoltaicas — básicamente lo mismo que el equipo en el techo de mi casa en Irlanda, solo que en el espacio. Puede funcionar, pero no va a ser mágicamente mejor que instalar paneles solares en la Tierra — no pierdes tanta energía al atravesar la atmósfera, así que la intuición sobre el área necesaria es generalmente correcta. El arreglo solar más grande desplegado en el espacio es el sistema de la Estación Espacial Internacional (ISS), que puede proporcionar un poco más de 200kW de energía en su punto máximo. Es importante mencionar que desplegar este sistema requería múltiples vuelos de transbordador espacial y mucho trabajo: su área es de aproximadamente 2,500 metros cuadrados, más de la mitad del tamaño de un campo de fútbol americano. Tomando como referencia la NVIDIA H200, cada dispositivo GPU tiene un requerimiento de potencia de aproximadamente 0.7kW por chip. No pueden funcionar de forma independiente, y la conversión de energía no es 100% eficiente, por lo que en realidad 1kW por GPU puede ser un mejor indicador de referencia. Por lo tanto, un enorme arreglo del tamaño de la ISS podría alimentar aproximadamente 200 GPUs. Esto suena como mucho, pero mantengamos un poco de perspectiva: el centro de datos que OpenAI está a punto de construir en Noruega planea albergar 100,000 GPUs, cada uno posiblemente consumiendo más energía que la H200. Para alcanzar esta capacidad, necesitarías lanzar 500 satélites del tamaño de la ISS. En comparación, un solo rack de servidor (como los vendidos por NVIDIA preconfigurados) albergará 72 GPUs, así que cada enorme satélite solo equivale a aproximadamente tres racks. La energía nuclear tampoco ayuda. No estamos hablando de un reactor nuclear — estamos hablando de generadores termoeléctricos de isótopos radiactivos (RTG), cuyo típico rango de salida de potencia es de aproximadamente 50W - 150W. Así que ni siquiera es suficiente para operar una sola GPU, incluso si logras convencer a alguien de que te dé un poco de plutonio subcrítico y no te importa tener cientos de oportunidades para dispersarlo en áreas extensas cuando el vehículo de lanzamiento se autodestruya explosivamente. Gestión térmica ISS sistema avanzado de control térmico (Boeing) He visto a muchas personas comentar sobre este concepto diciendo: “Bueno, el espacio está frío, así que el enfriamiento será fácil, ¿verdad?” Uh… no… realmente no lo es. El enfriamiento en la Tierra es relativamente simple. La convección de aire funciona muy bien — permite que el aire fluya sobre una superficie, especialmente un disipador de calor diseñado con una gran relación de área y volumen, puede transferir el calor desde el disipador al aire de manera bastante efectiva. Si necesitas una densidad de potencia más alta que la que proporciona el enfriamiento directo (y las GPU de alta potencia definitivamente pertenecen a esta categoría), puedes usar enfriamiento líquido para transferir el calor desde el chip a un disipador más grande en otro lugar. En los centros de datos en la Tierra, generalmente se establecen ciclos de enfriamiento, donde las máquinas son enfriadas por un refrigerante (generalmente agua), que se bombea alrededor del rack, extrayendo calor y devolviendo el refrigerante al ciclo. Normalmente, el refrigerante se enfría por convección al aire, así que de todos modos, así es como funciona en la Tierra. En el espacio, no hay aire. El entorno es cercano al vacío absoluto, no hay diferencia práctica, así que la convección no ocurre en absoluto. En términos de ingeniería espacial, normalmente consideramos la gestión térmica, no solo el enfriamiento. La realidad es que el espacio en sí no tiene temperatura. Solo la materia tiene temperatura. Esto puede sorprenderte, pero en el sistema Tierra-Luna, la temperatura promedio de casi cualquier cosa es prácticamente la misma que la temperatura promedio de la Tierra, porque esa es la razón por la que la Tierra tiene esa temperatura específica. Si un satélite está girando, un poco como un pollo en la parrilla, tenderá a mantener una temperatura consistentemente similar a la de la superficie de la Tierra. Si no está girando, el lado opuesto al sol se enfriará gradualmente, limitándose a aproximadamente 4 Kelvin, ligeramente por encima del cero absoluto, debido a la radiación de fondo cósmico. En el lado soleado, puede llegar a ser bastante caliente, alcanzando cientos de grados Celsius. Por lo tanto, la gestión térmica requiere un diseño muy cuidadoso para asegurar que el calor se dirija con precisión a donde necesita ir. Debido a que no hay convección en el vacío, esto solo se puede lograr a través de la conducción o algún tipo de bomba térmica. He diseñado hardware espacial que voló en el espacio. En un caso específico, diseñé un sistema de cámara que necesitaba ser muy compacto y ligero, mientras aún proporcionaba capacidades de imagen de nivel científico. La gestión térmica fue fundamental en el proceso de diseño. Tenía que ser así, porque la energía es escasa en las pequeñas naves espaciales, y la gestión térmica debe lograrse mientras se minimiza la masa. Así que para mí no hay bombas térmicas ni cosas extravagantes: tomé otra dirección, diseñando un sistema que consume aproximadamente 1 vatio en su punto máximo, reduciéndose a alrededor del 10% cuando la cámara está inactiva. Toda esta energía se convierte en calor, así que si solo consumo 1 vatio al capturar imágenes, y luego apago el sensor de imagen inmediatamente después de que los datos ingresan a la RAM, puedo reducir el consumo de energía a la mitad, y luego cuando la imagen se descarga a la computadora de a bordo, puedo apagar la RAM, reduciendo la potencia a un nivel relativamente pequeño. La única gestión térmica necesaria es asegurar que los bordes de la placa de circuito estén atornillados al rack, de modo que las capas de cobre dentro de la placa puedan transferir cualquier calor generado. Enfriar incluso una sola H200 será absolutamente una pesadilla. Obviamente, los disipadores de calor y los ventiladores no funcionarán en absoluto, pero hay una versión líquida de la H200. Supongamos que se usó esta versión. Este calor necesita ser transferido a la placa de disipación — esto no es como el radiador de tu coche, recuerda que no hay convección? — necesita radiar el calor al espacio. Supongamos que podemos apuntarlo lejos del sol. El sistema de control térmico activo (ATCS) de la ISS es un ejemplo de este tipo de sistema de control térmico. Es un sistema muy complejo que utiliza un circuito de enfriamiento de amoníaco y un gran sistema de radiadores térmicos. Su límite de disipación de calor es de 16kW, por lo que aproximadamente 16 GPUs H200, un poco más de una cuarta parte de un rack terrestre. El sistema de radiadores térmicos tiene un tamaño de 13.6m x 3.12m, es decir, aproximadamente 42.5 metros cuadrados. Si tomamos como referencia los 200kW y asumimos que toda esta energía se destinará a las GPUs, necesitaríamos un sistema que sea 12.5 veces más grande, es decir, aproximadamente 531 …