Mantan insinyur NASA: Membangun pusat data luar angkasa adalah ide terburuk yang pernah saya dengar.

Seorang mantan insinyur NASA dan pakar cloud Google menjelaskan mengapa membangun pusat data di luar angkasa adalah ide yang sama sekali tidak realistis, menantang dalam segala hal mulai dari daya dan pembuangan panas hingga toleransi radiasi. Artikel ini berasal dari artikel yang ditulis oleh Taranis dan telah disusun, disusun dan ditulis. (Sinopsis: Pria ini ingin mengirim mesin penambangan bitcoin ke luar angkasa: sinar matahari tak terbatas + biaya pendinginan nol adalah kiblat penambangan BTC) (Suplemen latar belakang: Pindahkan Bendungan Tiga Ngarai ke luar angkasa) China berencana untuk membangun pembangkit listrik tenaga surya, dan umat manusia akan menyambut kebebasan energi? Untuk memperjelas, saya adalah mantan insinyur/ilmuwan NASA dengan gelar PhD di bidang elektronik luar angkasa. Saya juga telah bekerja di Google selama 10 tahun, bekerja di berbagai bagian perusahaan, termasuk YouTube dan divisi cloud yang bertanggung jawab untuk menyebarkan daya komputasi AI, jadi saya memenuhi syarat untuk berbicara tentang topik ini. Sederhananya: ini adalah ide yang benar-benar mengerikan, dan itu benar-benar tidak masuk akal sama sekali. Ada banyak alasan untuk ini, tetapi intinya adalah bahwa elektronik yang diperlukan untuk membuat pusat data berfungsi, terutama yang menyebarkan daya komputasi AI dalam bentuk GPU dan TPU, sama sekali tidak cocok untuk beroperasi di luar angkasa. Jika Anda belum pernah bekerja di bidang ini sebelumnya, saya memperingatkan agar tidak membuat asumsi intuitif, karena kenyataan mendapatkan perangkat keras luar angkasa untuk benar-benar bekerja di luar angkasa belum tentu jelas. Alasan nomor satu orang ingin melakukan ini tampaknya adalah karena ada banyak listrik di luar angkasa. Ini tidak terjadi. Pada dasarnya Anda hanya memiliki dua pilihan: surya dan nuklir. Tenaga surya berarti menyebarkan susunan panel surya dengan fotosel — pada dasarnya setara dengan perangkat di atap rumah saya di Irlandia, hanya di luar angkasa. Ini memang berhasil, tetapi secara ajaib tidak lebih baik daripada memasang panel surya di tanah — Anda tidak kehilangan banyak listrik melalui atmosfer, jadi intuisi Anda tentang area yang dibutuhkan kira-kira benar. Susunan surya terbesar yang pernah dikerahkan di luar angkasa adalah sistem Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), yang menghasilkan lebih dari 200kW daya pada puncaknya. Penting untuk disebutkan bahwa menyebarkan sistem membutuhkan beberapa penerbangan Space Shuttle dan banyak pekerjaan — luasnya sekitar 2.500 meter persegi, lebih dari setengah ukuran lapangan sepak bola Amerika. Menggunakan NVIDIA H200 sebagai referensi, kebutuhan daya setiap perangkat GPU adalah sekitar 0,7kW per chip. Ini tidak dapat bekerja sendiri, dan konversi daya tidak 100% efisien, jadi 1kW per GPU mungkin sebenarnya merupakan tolok ukur yang lebih baik. Akibatnya, array besar seukuran ISS dapat memberi daya pada sekitar 200 GPU. Kedengarannya banyak, tetapi mari kita pertahankan beberapa perspektif: Pusat data OpenAI yang akan datang di Norwegia dimaksudkan untuk menampung 100.000 GPU, masing-masing kemungkinan lebih haus daya daripada H200. Untuk mencapai kapasitas ini, Anda perlu meluncurkan 500 satelit seukuran ISS. Sebagai perbandingan, satu rak server (seperti penjualan NVIDIA yang telah dikonfigurasi sebelumnya) akan menampung 72 GPU, sehingga setiap satelit raksasa setara dengan hanya sekitar tiga rak. Energi nuklir juga tidak akan membantu. Kita tidak berbicara tentang reaktor nuklir di sini - kita berbicara tentang generator termoelektrik radioisotop (RTG), yang memiliki output daya tipikal sekitar 50W – 150W. Jadi itu bahkan tidak cukup untuk menjalankan satu GPU, bahkan jika Anda dapat meyakinkan seseorang untuk memberi Anda potongan plutonium subkritis dan tidak keberatan bahwa Anda memiliki ratusan peluang untuk menyebarkannya ke area yang luas saat meluncurkan kendaraan untuk meledakkan penghancuran dirinya. Sistem Kontrol Termal Lanjutan ISS (Boeing) Pengaturan Termal Saya telah melihat beberapa orang mengomentari konsep tersebut dengan mengatakan, “Yah, ruang itu dingin, jadi pendinginan akan mudah, bukan?” Bersendawa… Tidak… Tidak juga. Pendinginan di Bumi relatif sederhana. Konveksi udara bekerja dengan baik — membiarkan udara bertiup di atas permukaan, terutama heat sink yang dirancang dengan rasio luas permukaan terhadap volume yang besar, dapat mentransfer panas dari heat sink ke udara dengan cukup efisien. Jika Anda membutuhkan kepadatan daya yang lebih tinggi daripada pendinginan langsung (dan GPU berdaya tinggi pasti termasuk dalam kategori ini), Anda dapat menggunakan pendingin cair untuk mentransfer panas dari chip ke heatsink/heatsink yang lebih besar di tempat lain. Di pusat data di Bumi, siklus pendinginan biasanya diatur, di mana mesin didinginkan oleh cairan pendingin (biasanya air), yang dipompa di sekitar rak, mengekstraksi panas dan mengembalikan cairan pendingin ke siklus. Biasanya pendingin didinginkan ke udara dengan konveksi, jadi bagaimanapun, begitulah cara kerjanya di Bumi. Di luar angkasa, tidak ada udara. Lingkungan dekat dengan vakum absolut dan tidak ada perbedaan praktis, sehingga konveksi tidak terjadi sama sekali. Ketika berbicara tentang teknik luar angkasa, kita biasanya berpikir tentang manajemen termal, bukan hanya pendinginan. Yang benar adalah bahwa ruang itu sendiri tidak memiliki suhu. Hanya zat yang memiliki suhu. Ini mungkin mengejutkan Anda, tetapi dalam sistem Bumi-Bulan, suhu rata-rata hampir semua hal pada dasarnya sama dengan suhu rata-rata Bumi, karena itulah mengapa Bumi memiliki suhu tertentu. Jika satelit berputar, sedikit seperti ayam di atas panggangan, ia akan cenderung mempertahankan suhu yang kira-kira konsisten yang mirip dengan permukaan bumi. Jika tidak berputar, sisi yang menghadap jauh dari matahari secara bertahap akan menjadi lebih dingin, sekitar 4 Kelvin karena keterbatasan latar belakang gelombang mikro kosmik, sedikit di atas nol mutlak. Di sisi yang cerah, situasinya bisa menjadi sangat panas, mencapai ratusan derajat Celcius. Oleh karena itu, manajemen termal membutuhkan desain yang sangat hati-hati untuk memastikan bahwa panas diarahkan dengan hati-hati ke tempat yang harus dituju. Karena tidak ada konveksi dalam ruang hampa, ini hanya dapat dicapai dengan konduksi atau semacam pompa panas. Saya telah merancang perangkat keras luar angkasa untuk terbang di luar angkasa. Dalam satu kasus tertentu, saya merancang sistem kamera yang harus sangat kecil dan ringan, sambil tetap menyediakan kemampuan pencitraan tingkat ilmiah. Manajemen termal adalah inti dari proses desain. Ini harus terjadi, karena daya langka untuk pesawat ruang angkasa kecil, dan manajemen termal harus dicapai sambil menjaga massa seminimal mungkin. Jadi bagi saya tidak ada pompa panas atau hal-hal mewah: Saya pergi ke arah lain dan merancang sistem untuk mengkonsumsi sekitar 1 watt pada puncak dan turun menjadi sekitar 10% saat kamera diam. Semua listrik ini diubah menjadi panas, jadi jika saya hanya mengkonsumsi 1 watt saat mengambil gambar, dan kemudian mematikan sensor gambar segera setelah data masuk ke RAM, saya dapat memotong konsumsi daya menjadi dua, dan kemudian ketika gambar diunduh ke komputer penerbangan, saya dapat mematikan RAM, mengurangi daya ke tingkat yang relatif kecil. Satu-satunya manajemen termal yang diperlukan adalah memasang tepi papan ke rak sehingga lapisan tembaga di dalam papan dapat mentransfer panas yang dihasilkan. Mendinginkan bahkan satu H200 akan menjadi mimpi buruk mutlak. Rupanya heatsink dan kipas tidak akan berfungsi sama sekali, tetapi ada versi berpendingin cairan dari H200. Misalkan versi ini digunakan. Panas ini perlu ditransfer ke heat sink — tidak seperti radiator di mobil Anda, ingat tidak ada konveksi? Ia perlu memancarkan panas ke luar angkasa. Misalkan kita bisa mengarahkannya menjauh dari matahari. Sistem Kontrol Termal Aktif (ATCS) di ISS adalah contoh dari sistem kontrol termal semacam itu. Ini adalah sistem yang sangat kompleks yang menggunakan sirkuit pendingin amonia dan sistem pelat radiasi panas yang besar. Ini memiliki batas termal 16kW, jadi sekitar 16 GPU H200, yang sedikit lebih dari seperempat rak di tanah. Sistem panel radiasi termal berukuran 13,6m x 3,12m, yaitu sekitar 42,5 meter persegi. Jika kita mengambil 200kW sebagai tolok ukur dan berasumsi bahwa semua daya ini akan masuk ke GPU, kita membutuhkan sistem 12,5 kali lebih besar, yaitu sekitar 531 …