مع استمرار الطلب على مراكز البيانات في الارتفاع، قد نجد إجابة لاحتياجات الاستدامة في مدار الأرض.
من المتوقع أن يرتفع استهلاك الطاقة في السوق الأمريكية من 17 جيجاوات (جيجاواط) في عام 2022 إلى 35 جيجاوات بحلول عام 2030وفقًا لشركة ماكينزي آند كومباني. وبينما تتسابق الشركات لمواكبة هذا الطلب، وبناء المزيد من مراكز البيانات لدعم عمليات الحوسبة السحابية ونماذج الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد، أصبح من الواضح مدى جوع الصناعة إلى الموارد المحدودة. تتطلب مراكز البيانات الطاقة والمياه والأرض والمواد الخام الحيوية.
في حين يتجه أصحاب البنى التحتية الضخمة وأصحاب المصلحة في الصناعة بشكل متزايد نحو ممارسات أكثر استدامة على المستوى الأرضي، هناك أيضًا إمكانية أكثر واقعية من أي وقت مضى للنظر نحو السماء بحثًا عن حل.
صناعة الفضاء كحدود جديدة للابتكار توفر بيئة واسعة وغير مستغلة إلى حد كبير مليئة بفرص العمل للشركات التقنية. مراكز البيانات القمرية هناك احتمال واحد. والآن توصلت دراسة جديدة أجرتها شركة تاليس ألينيا سبيس، وهي شركة تصنيع أنظمة فضائية مقرها فرنسا، وبتمويل من المفوضية الأوروبية، إلى نتائج واعدة فيما يتصل بالجدوى التكنولوجية والبيئية لإطلاق مراكز البيانات إلى الفضاء.
تحدثت InformationWeek مع أحد خبراء شركة Thales Alenia Space وقادة في صناعة مراكز البيانات حول التحديات التي تواجه مراكز البيانات على الأرض وإمكانية إطلاقها إلى الفضاء.
مشاكل أرضية
لماذا نحتاج إلى النظر إلى النجوم لإنشاء مراكز البيانات في المقام الأول؟
إن متطلبات الطاقة والتأثير البيئي لمراكز البيانات موثقة جيدًا. مراكز البيانات إجهاد الشبكات الكهربائية وتساهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. تستهلك ملايين الجالونات من الماء، مع العديد الاعتماد على إمدادات المياه الشحيحةتحتاج مراكز البيانات إلى أرض. وعندما تقع بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان، فإنها قد تتسبب في تعطيل حياة الأشخاص الذين يعيشون هناك بسبب التلوث الضوضائي. وتحتاج صناعة مراكز البيانات إلى مساحة كبيرة. الحاجة إلى المواد الخام الحيوية ينمو فقط.
إن الاندفاع نحو اعتماد الذكاء الاصطناعي يزيد من الطلب على مراكز البيانات وما يصاحب ذلك من ضغوط على القدرة والبيئة.
“حتى قبل انضمام GenAI إلى المعادلة، بدأنا نواجه قيودًا على سعة مركز البيانات. ومع ظهور الذكاء الاصطناعي، تضخمت هذه القيود، ونرى الآن أن مشغلي مراكز البيانات يواجهون مهلة زمنية تتراوح بين عامين إلى ثلاثة أعوام لبناء مركز بيانات،” يقول جو ميناريك، مدير العمليات في شركة حلول مراكز البيانات DataBank، لـ InformationWeek في مقابلة عبر البريد الإلكتروني.
ولا يتم تجاهل هذه التحديات على الأرض.
“يسعى العديد من مزودي الخدمات السحابية الرائدين إلى تحقيق أهداف وغايات عدوانية لتصبح خالية من الكربون، وتقليل انبعاثاتها، والاستفادة من الطاقة الشمسية للتعويض عن بصمتها الكربونية”، يوري جوبين، كبير مسؤولي الابتكار في فن البيانات، وهي شركة تطوير برمجيات للمؤسسات، وفقًا لما ذكرته InformationWeek.
بالإضافة إلى الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يتم حاليًا دراسة الطاقة النووية. وضع جيتس مليار دولار في محطة طاقة نووية قيد الإنشاء في وايومنغ. أبدت شركات ضخمة مثل أمازون ومايكروسوفت وجوجل اهتمامها الطاقة النووية والطاقة الحرارية الأرضية، وفقًا لموقع GreenBiz.
كما تتبنى صناعة مراكز البيانات أساليب أكثر كفاءة في استخدام المياه. ووفقًا لما ذكره ميناريك، فإن “معظم أنظمة التبريد أصبحت الآن مغلقة حيث يتم إعادة تدوير المياه وإعادة استخدامها داخل المنشأة، مما يتطلب القليل من المياه الإضافية أو لا يتطلبها على الإطلاق”.
البيئات النائية مثل الصحاري و المحيطات يتم استكشاف العديد من الخيارات لبناء مراكز البيانات، على الرغم من أن هذه الخيارات تأتي مع أسئلتها الخاصة حول البناء في النظم البيئية الحساسة.
يتم بذل الجهود لإنشاء “مراكز دائرية”، مما يقلل من نفايات الأجهزة من خلال إعادة استخدام الموارد.
الجانب المشرق بين النجوم
إن الفضاء يقدم حلاً جذاباً للعديد من المشاكل التي تعاني منها مراكز البيانات الأرضية. فمن الممكن أن تستخدم مراكز البيانات الفضائية ألواحاً شمسية لسحب الطاقة من الشمس، الأمر الذي يخفف العبء عن شبكات الكهرباء هنا على الأرض. ولن تحتاج هذه المراكز إلى الماء للتبريد، ولن تشغل مساحة كبيرة من الأرض، ولن تزعج الناس أو الحياة البرية.
علاوة على ذلك، فإن الكوارث الطبيعية التي يمكن أن تلحق الضرر أو تمحو مراكز البيانات على الأرض – الزلازل، وحرائق الغابات، والفيضانات، والتسونامي – ليست مشكلة في الفضاء.
الجدوى في الفضاء
في حين أن مزايا مراكز البيانات في الفضاء من السهل تصورها، فما الذي يتطلبه الأمر لجعلها حقيقة واقعة؟ سحابة الفضاء المتقدمة لتحقيق انبعاثات صفرية صافية أوروبية وسيادة البيانات تهدف دراسة (ASCEND) إلى الإجابة على الأسئلة حول الجدوى الفنية لمراكز البيانات الفضائية وفوائدها البيئية.
تم تمويل الدراسة من قبل المفوضية الأوروبية كجزء من Horizon Europe، وهو برنامج بحثي علمي. قادت شركة Thales Alenia Space الدراسة بـ اتحاد مكون من 11 شريكابما في ذلك منظمات الأبحاث والشركات الصناعية من خمس دول أوروبية.
أعلنت شركة تاليس ألينيا سبيس عن نتائج الدراسة التي استمرت 16 شهرًا في نهاية شهر يونيو/حزيران، تركز الدراسة على الحاجة إلى تطوير صاروخ إطلاق مصمم بيئيًا وقابل لإعادة الاستخدام وقادر على التعامل مع حمولات ثقيلة مع انبعاثات منخفضة بشكل كبير. وسيكون هذا الصاروخ قادرًا على إرسال المكونات الضرورية، بما في ذلك الألواح الشمسية الكبيرة، إلى الفضاء حيث سيتم تجميعها ونشرها في المدار.
وتوصلت دراسة ASCEND إلى أن تطوير مثل هذا الصاروخ أمر ممكن، كما هو الحال مع تجميع البنى التحتية الفضائية المعيارية باستخدام الروبوتات.
“في الأمد القريب، نحن بحاجة إلى بعض الاستثمارات. نحن بحاجة إلى بعض التطوير الجديد، لكننا لا نعتمد على مشاريع جديدة. [technologies] “التي لا نعرفها حتى اليوم”، داميان دومستير، الذي يرأس دراسة ASCEND في تاليس الينيا سبيس، يوضح. “نحن نعتمد على التكنولوجيا الموجودة أو التكنولوجيا قيد التطوير.
يمكن أن يكون لتقنيات مثل الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت وأنظمة التنظيم الحراري تطبيقات محتملة في مراكز البيانات الفضائية.
العقبات التي يجب التغلب عليها
ورغم أن هذه الرؤية قابلة للتنفيذ، إلا أن هناك عقبات لابد من التغلب عليها قبل أن نصل إلى هناك. ومن بين هذه العقبات أن تكلفة تطوير المركبة الفضائية اللازمة سوف تكون كبيرة. ووفقاً لشركة سبيس إمبلس، وهي شركة تقدم معلومات استخباراتية عن سوق صناعة الفضاء، فإن تكلفة تطوير المركبة الفضائية سوف تكون باهظة. تختلف تكلفة إطلاق الصواريخ المدارية بشكل كبير حسب الغرض المقصود. يمكن أن يكلف إطلاق صاروخ صغير للأقمار الصناعية 7.5 مليون دولار، في حين أن صاروخ فالكون 9 من سبيس إكس يمكن أن يكلف 67 مليون دولار لكل عملية إطلاق.
إذا أصبح مراكز البيانات في الفضاء واسعة النطاق وخيارات قابلة للتطبيق، فإن القدرة على تصنيع المكونات اللازمة، ناهيك عن منصات الإطلاق المتعددة، ستكون مهمة مكلفة.
“هناك تقدم تكنولوجي يجب أن يحدث، حيث يمكننا استخدام منصات بناء السفن والروبوتات لبناء هذه المرافق”، كما يقول جيسون كارولان، كبير مسؤولي الابتكار في مرن، مزود البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الهجينة، يشير إلى.
بمجرد إطلاق وتجميع مكونات مركز البيانات، كيف ستتحمل الظروف القاسية في الفضاء؟ على عكس مراكز البيانات الأرضية، لن يكون التبريد ضروريًا، ولكن هناك عوامل أخرى، مثل الإشعاع ودرجات الحرارة الباردة للغاية، يجب مراعاتها.
ويقول دومستير: “نحن بحاجة إلى أن نكون قادرين على تصنيع واختبار الكثير من المكونات التي ستكون مقاومة لبيئة معينة”.
إذا لم تصمد هذه المكونات في بيئة الفضاء بمرور الوقت، فهناك خطر زيادة الحطام إذا فشلت التكنولوجيا. “ماذا لو بدأت في التفكك؟ ما هي عواقب كل ذلك؟ [this] “الحطام المتطاير في الفضاء؟” يسأل جوبين.
المخاوف بشأن التلوث الضوئي
ويثير جوبين أيضًا مخاوف بشأن التلوث الضوئي. ويقول: “إذا كان لدينا آلاف وآلاف الأقمار الصناعية في الفضاء، فسوف يتغير بشكل لا رجعة فيه … الطريقة التي يرى بها أطفالنا وأحفادنا السماء ليلاً”.
حتى لو كانت مراكز البيانات الفضائية تعمل بشكل مثالي بنسبة 100% من وقت التشغيل والمرونة في التعامل مع البيئة في الفضاء، فماذا عن زمن الوصول؟ يشير جوبين إلى أنه “لا يمكنك أن تتوقع أن يكون زمن الوصول ميكروثانية أو ميلي ثانية أو نانوثانية”.
ولكن هذا لا يعني أنه لن يكون هناك لاعبون حريصون على تحمل التكاليف والتحديات. وقد تكون مراكز البيانات الفضائية مشروعاً مربحاً. وقد وجدت دراسة ASCEND أن هذه المبادرة قد تؤدي إلى عائد على الاستثمار بمليارات اليورو بين الآن وعام 2050.
ماذا يمكن أن يحدث بين الآن وحتى ذلك الحين؟
ويقول كارولان: “أعتقد أننا سنستمر في رؤية الطيارين وإثبات المفاهيم على مدار السنوات الخمس إلى العشر القادمة”. وستكون شركة ASCEND من بين اللاعبين الذين يهدفون إلى تصنيع إثبات المفهوم في غضون السنوات القليلة القادمة.
ويقول دوميستييه إن هذا الإثبات المفهومي سيكون “… مركز بيانات فضائي كبير بما يكفي لتوفير بعض القدرات ذات الصلة لأداء بعض عمليات المعالجة والتخزين وما إلى ذلك، ولكنه أصغر من المركز النهائي الذي نريد نشره لأن المركز النهائي الذي نريد نشره يحتاج إلى قاذفة كبيرة وهي غير متوفرة حاليًا في السوق”.
تخطط ASCEND لنشر جيجاوات واحدة قبل عام 2050. ومن الآن وحتى ذلك الحين، ستواصل الشركات المشاركة في الكونسورتيوم العمل على إثبات جدوى مراكز البيانات الفضائية وتكثيف تصنيع التكنولوجيا اللازمة. يدعم هذا المشروع الصفقة الخضراء للاتحاد الأوروبي، التي حددت هدفًا طموحًا يتمثل في تحقيق صافي انبعاثات صفرية للغازات المسببة للاحتباس الحراري في أوروبا بحلول عام 2050.
دروس حول ما ينجح وما لا ينجح
لا يزال أمامنا عقود من الزمن قبل أن نصل إلى عام 2050، ومن المرجح أن تحمل هذه السنوات العديد من الدروس حول ما ينجح وما لا ينجح مع تطلعنا إلى نقل مراكز البيانات إلى الفضاء.
يقول جوبين: “يمكننا أن نحاول نشر شيء ما ونرى كيف يعمل وكيف يؤدي وما هي الدروس المستفادة. لكنني أعتقد أننا على بعد عقود من الزمان قبل أن نتمكن من إطلاق مرافق على مستوى المؤسسات في الفضاء”.
إن المفوضية الأوروبية والشركاء المشاركين في دراسة ASCEND ليسوا الأطراف المهتمة الوحيدة، سواء كانت عامة أو خاصة، التي ترغب في رؤية مراكز بيانات في الفضاء. وهذا يفتح الباب أمام المنافسة والتعاون المحتمل.
قد تكون المساحة غير محدودة أو غير محدودة، ولكن ستظل هناك منافسة شديدة لاستغلال هذه البيئة غير المستغلة نسبيًا لمراكز البيانات وغيرها من المشاريع التجارية. يثير سباق الفضاء الحديث تساؤلات حول من سيصل إلى هناك أولاً على نطاق واسع ومن سيضع القواعد.
“السيادة هي زاوية مثيرة للاهتمام في هذا الأمر لأن القمر، على وجه الخصوص، والفضاء نوعًا ما [have] “إن البنية القانونية مفتوحة إلى حد ما”، كما يقول كارولان.
وفي حين ستعمل شركة Thales Alenia Space على ترجمة نتائج دراسة ASCEND إلى واقع، يرى دومستير أن التعاون المحتمل سيكون إيجابيا.
“إنه مشروع طموح للغاية لدرجة أنني أود أن أقول إن المساهمة من أي بلد ستكون موضع ترحيب”، كما يقول.
إذا كانت مراكز البيانات الفضائية هي المستقبل، فقد تتسبب في تحول جذري كبير في الصناعة. ربما يتم التخلص التدريجي من مراكز البيانات الأرضية، ولكن لا يزال هناك سنوات من التطوير التكنولوجي قبل أن يتحقق هذا المستقبل الافتراضي.
ويقول دومستير: “لا يزال أمامنا عمل يتعين علينا القيام به، ولكن الأمر مشجع للغاية وواعد للغاية”.
