歐盟計劃將數據中心送入太空，云計算真的要上天了？

極客網·極客觀察11月29日 未來十年，人類將以前所未有的方式進入太空，多個商業空間站和數千顆衛星將發射進入近地軌道。歐盟和一些科技巨頭正在研究將數據中心送入太空軌道運行的可能性，打造一個由數據中心、邊緣計算組成的為太空軌道經濟服務的數據基礎設施。

一些巨頭已經行動起來。微軟日前宣布為其Azure云平臺開發一個新的太空軟件開發工具包，并與天基（space-based）基礎設施即服務(IaaS)初創廠商LEOcloud建立合作關系，目的是在新興商業空間站開發商Axiom Space的空間站上提供基于太空的云計算服務。而就在一周前，IBM也公布了與Sierra Space合作開發太空計算基礎設施的消息。 

盡管這些解決方案有望在十年內實現，但歐盟委員會認為可以更快地將數據中心遷移到太空，以實現凈零排放目標，并應對不斷上漲的電價，因為電價不斷上漲加劇了數據中心的運營成本。

花旗銀行日前發布的報告顯示，到2040年，將有效載荷送入太空軌道的成本可能會低至33美元/千克，而在地球上運營一個大型數據中心的能源成本以及對環境的不利影響將繼續上升，例如在倫敦運行的數據中心的電價每度將達到1美元。另據一項調查，在全球范圍內運營的數據中心使用的電力達到220～320TWh，要求禁止新建數據中心的呼聲越來越高。 

歐盟委員會為了實施“地平線”計劃，已與泰雷茲阿萊尼亞航天簽訂合同，由該公司對于在太空軌道運營的數據中心進行可行性研究。該研究名為歐洲凈零排放和數據主權高級空間云（ASCEND），主要研究“太空云”是否有助于世界各國在2050年達到碳中和，因為太空數據中心的能源可以直接來自太陽能。

太空數據中心與凈零目標

泰雷茲阿萊尼亞航天技術總監Yves Durand解釋說，這一研究的首要目標是評估發射和運營太空數據中心產生的碳排放是否能夠低于地面數據中心產生的碳排放。 

他表示:“這是一個雄心勃勃的計劃。我們希望了解數據中心在太空運營是否會降低碳足跡，但要做到這一點，需要在太空中投入更多的資金?！边@意味著需要降低運載火箭發射成本，允許重復使用，將更多的物品一次性送入太空，并減少所需的發射次數。 

另一個設想是在距離地球約3萬公里的地球同步軌道上，將數據存儲在一個非龐大的衛星數據中心網絡中。

除了考慮對環境的影響之外，還有成本因素。地球上運行的數據中心需要額外的能源進行冷卻以及維持運行的電力。將數據中心發送到太空軌道將節省大部分成本，因為數據中心的能源來自太陽；并在真空環境中得以冷卻，因為在沒有陽光直射的地方，溫度會降到-170℃。 

不過，太空中的極端環境也有缺點，那就是需要為衛星內部運行的數據中心設備保持一致的溫度。這涉及到IT硬件的重新設計，這些硬件需要承受每天數千次從-100℃到100℃以上的溫度循環沖擊。

處理極端情況和輻射 

軌道計算制造商Ramon首席執行官Avi Shabtai表示，在太空運營數據中心，需要制出能夠承受高強度太陽輻射的芯片，以及可以在沒有人為干預的情況下運行長達15年的硬件。 

Shabtai解釋說:“一旦進入太空，數據中心就會受到一些極端情況的影響，其中之一就是輻射。這對電子產品非常不利，如果沒有采用防輻射設計，在地球上運行的絕大多數設備難以在太空中長久運行，因為輻射將會損壞芯片和電路?！?nbsp;

為了緩解這種情況，Ramon.Space已經開發出了新的太空加固芯片電路和硬件。Shabtai將其描述為“現成的太空商業產品”。他說:“它們是在常規工藝中批量生產的可以承受輻射的非常先進的組件。一旦有了這樣組件和元件，就可以開始構建IT系統進行散熱，保持一致性?！?nbsp;

Ramon.Space是由LEOCloud、Microsoft Azure和Axiom Space組成的聯盟，其為國際空間站建造第一個商業化模塊數據中心，計劃于2024年發射。該聯盟計劃將邊緣計算技術引入太空，包括可以訪問AWS、IBM、微軟Azure和Red Hat服務。 

降低延遲并提高安全性 

LEOCloud首席執行官Dennis Gatens表示，“太空云”有一個巨大的潛在市場，主要是由那些在太空中運行的衛星驅動的，這些衛星可以利用就近的邊緣計算基礎設施處理數據，而不必將數據發送回地球。

這在產生大量數據時特別有用，因為在太空軌道上處理數據相比將數據發送回地球上的數據中心處理，減少了延遲，并提高了安全性。這一價值主張基本上與地球上的邊緣計算相同，也就是將資源和服務盡可能地轉移到數據來源或用戶附近。

雖然最初的用例是為了在太空軌道上提供云計算擴展和邊緣處理，以便讓越來越多的太空硬件運營公司更有效地管理設備，但Gatens認為未來可以看到更多的數據中心轉移到軌道上。 

他預計:“在近地軌道(LEO)、地月(地月之間)，以及更遠的地方，對專用數據中心設施或空間站將會有更多的需求。這些數據中心可供地球和太空用戶使用，并為兩者提供混合云選項?！?/p>

微軟的Azure軌道空間SDK已經允許程序員在軌道平臺上創建、部署和操作應用。該應用套件提供了一組模板、示例和文檔，以方便太空開發人員啟動和運行常見的工作負載模式，例如地球觀測圖像處理。

“太空云”的潛在市場 

IBM也與Sierra Space合作建設太空云計算基礎設施，它將允許各種衛星和設備在太空軌道上通信，使數據更容易在地球和太空之間流動。Sierra Space曾為Orbital Reef商業空間站開發人類居住模塊，該空間站由亞馬遜創始人杰夫·貝佐斯創辦的商業太空開發商Blue Origin領導。

雖然建造太空云的初步工作已經開始，并且正在努力創建底層基礎設施，以使4400多顆衛星能夠更好地進行通信，但將整個數據中心送入太空的更廣泛目標更是一個長期的夢想。

不過Durand表示，假設可行性研究表明，這將對實現凈零產生積極影響，人們可以在2030年代中期開始看到太空數據中心的早期部署，并在本世紀中葉建立更廣泛的基礎設施。

Futurum Research高級分析師Steven Dickens指出，“隨著氣候變化的深入，我們需要尋找創新的方法來降低日益增長的計算需求對環境的影響。當運載火箭發射成本的降低和商業太空飛行成為常態，在太空運行數據中心變得越來越可行。希望在不久的將來看到這種創新成為現實?！?/p>

一般認為，太空云計算基礎設施將支持快速增長的軌道經濟，包括制造業、太空太陽能、太空旅游甚至小行星采礦?；ㄆ煦y行在研究報告中聲稱：“我們預計最快的增長來自新的太空應用和產業，例如太空太陽能、太空物流和月球/小行星采礦等。到2040年，這些行業領域的年銷售額可能達到1000億美元左右?！?/p>

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