Innovatie & Strategie

Infrastructuur
Het internationale ruimtestation ISS.

Waarom een datacenter in de ruimte een interessant idee is

Energie en koeling zijn gelijk geen probleem meer.

Het internationale ruimtestation ISS. © NASA/Crew of STS-132/Wikimedia Commons
15 december 2022

Energie en koeling zijn gelijk geen probleem meer.

Het klinkt tegenstrijdig om verschillende zware raketten lanceren voor een vermindering van de CO2-uitstoot en de opwarming van de aarde. Toch is dat wel het doel van de haalbaarheidsstudie waarvoor de Europese Commissie onlangs het startschot voor gaf. Pascal Lecoqvan consortiumdeelnemer HPE vertelt aan AG Connect meer details over dit wilde plan, dat misschien toch niet zo gek is.

Willen we echt de Europese ambitie om in 2050 CO2-neutraal te zijn waarmaken, moet je buiten bestaande kaders denken. Met die overtuiging hebben de consortiumdeelnemers aan het Europese ASCEND-programma zich gestort op het schijnbaar utopische plan om datacentra in een baan om de aarde te brengen. Maar de voordelen in de exploitatiefase van zo'n dataruimtestation zijn eigenlijk wel heel snel duidelijk. Met de zon die 24 uur per dag en zeven dagen in de week energie kan leveren en een temperatuur die heel dicht bij het absolute nulpunt ligt, zijn al direct twee heel belangrijke voorwaarden voor een datacentrum - veel energie en heel goede koeling - direct ingevuld in de ruimte. "De CO2-belasting daarvan is nul", stelt Pascal Lecoq directeur Sustainable Data Center Modernization bij Hewlett Packard Enterprise (HPE).

Maar de bouw van een datacentrum in de ruimte kent andere vereisten dan op aarde, met elk een eigen invloed op de aardse atmosfeer. De infrastructuur - het ruimtestation - moet veel beter beschermd worden tegen invloeden van buitenaf zoals kosmische straling en rondvliegend puin, er moet datacenterapparatuur worden ontwikkeld die zo min mogelijk afhankelijk is van menselijke interventie en onderhoud dat van de aarde moet komen. En het op aarde gebouwde datacentrum moet in een baan om de aarde worden gebracht. Tenslotte moet na het verstrijken van de levensduur, het dataruimtestation worden opgeruimd.

Vergelijkende studie

Ontwerp, constructie, exploitatie, onderhoud en recycling zijn allemaal fasen van een dataruimtestation die in de haalbaarheidsstudie aan de orde komen. De berekeningen van zowel de kosten als de milieubelasting worden vergeleken met dezelfde fasen in de levensduur van een aards datacentrum.

Daarnaast worden ook andere aspecten onder de loep genomen die een uitdaging vormen voor het dataruimtestation, zoals de communicatie. "We verwachten dat wanneer de haalbaarheidsstudies zijn afgerond, de communicatie met satellieten zo is gevorderd dat capaciteit en latency, die nu nog een probleem vormen bij de communicatie met satellieten, verleden tijd zijn." De oplossing moet komen van een draadloze optische verbinding waarmee het dataruimtestation communiceert met een aards netwerk van grondstations. De beveiliging van die verbindingen is wel een extra punt van aandacht omdat het onderscheppen of verstoren van zo'n signaal makkelijker is dan wanneer er een kabelomhulsel omheen zit, zoals bij de huidige glasvezel- en koperen netwerken.

Lecoq verwacht niet dat een dataruimtestation een voor de hand liggend fysiek militair doelwit is. "Het is veel makkelijker om een aards datacentrum te bombarderen dan een satelliet in de ruimte te raken. Daar is heel specialistische kennis en apparatuur voor nodig en die staat niet zo maar ter beschikking van elke overheid."

Niet even harde schijf vervangen

Maar er zijn nog veel meer zaken die uitgezocht moeten worden in de haalbaarheidsstudie. "We willen een systeem dat zo min mogelijk afhankelijk is van aardse bronnen. Als er in een aards datacentrum een harde schijf crasht of een server vervangen moet worden, bel je een monteur die het probleem snel kan verhelpen. Dat kan in een dataruimtestation niet." Er zijn wel ervaringen met onderhoudsarme datacentra, zoals Microsoft dat wel proeven heeft gedaan met een datacentrum onder het zeeoppervlak. De gunstige uitkomst daarvan was onder meer dat wanneer er geen mensen in het datacentrum rondlopen, de apparatuur veel langer dan verwacht meegaat.

Maar Lecoq zegt dat in de haalbaarheidsstudie vooral gekeken wordt naar vergaande inzet van robotisering en kunstmatige intelligentie, waarmee proactief onderhoud kan worden gedaan. "Het gaat niet alleen om de IT-apparatuur zelf, maar ook om 'utilities' zoals UPS, airconditioning en buildingmanagementsystemen."

Of het dataruimtestation het best in een lage of een middelhoge baan om de aarde kan draaien, is ook nog niet uitgezocht. Beide opties hebben voordelen. Een geostationaire baan - dus wanneer het dataruimtestation op een vaste plek boven de aarde hangt - is gunstig voor de communicatie. Maar er kan veel beter gebruik gemaakt worden van de beschikbare zonne-uren wanneer het dataruimtestation uit de schaduw van de aarde kan blijven en dus geen vaste positie heeft.

Wel is duidelijk dat hyperscale-datacentra zich niet zo lenen voor een verhuizing naar de ruimte. Lecoq zegt dat in eerste instantie vooral gekeken wordt naar kleine tot middelgrote datacentra, zeg maar met een verbruik van zo'n 10 tot 100 Mw.

Modulaire opzet nodig

Voor de vraag hoeveel van dat soort dataruimtestations er in de visie van het consortium zouden kunnen komen - enkelen, tientallen of honderden - vindt Lecoq het nog veel te vroeg. Eerst moeten de kosten en de milieu-implicaties duidelijk worden en de technische uitdagingen in kaart gebracht. Zo zal het dataruimtestation net als het International Space Station ISS in delen naar de ruimte gebracht moeten worden met verschillende lanceringen. "We denken aan centrale eenheden die alle 'utilities' bevat en dan een aantal modules, zoals een storage module, een compute module en een interconnectiemodule voor de communicatie met de grondstations. Voor een lancering heb je nu een limiet aan het gewicht van de 'payload' van 90 tot 100 ton. Elke module kan al tussen de 40 en 50 ton wegen. Dus moet het datastation in de ruimte samengesteld worden."

De haalbaarheidsstudie kan wel meer dan een jaar in beslag nemen, zegt Lecoq. Daarna volgt een go/no-go op basis van de berekeningen van de impact op het CO2-verbruik, de kosten en de volwassenheid van de verschillende technologieën. Bij een 'go', volgt dan eerste een pilot als een proof of concept en een herhaling van de pilot om te zien of het in een echt productiesysteem kan worden omgezet. "Als alles vlotjes verloopt zouden de eerste lanceringen dan enkele jaren daarna moeten plaatsvinden, maar in ieder geval voor 2030."

Goed voor de aarde?

Lecoq bekijkt het project ook vanuit filosofische oogpunt: "Hoe goed de vorderingen in de afgelopen jaren ook zijn geweest bij het efficiënter en minder milieubelastend maken van aardse datacentra, de verwachte groei van de hoeveelheid data en nieuwe toepassingen, vragen om een nieuw paradigma. We moeten echt nadenken over hoe we IT kunnen 'decarboniseren'. We kunnen niet zeggen dat we het niet wisten. Dit is zo'n project waar je misschien maar een keer in je leven aan werkt. Maar het demonstreert hoe een mens kan nadenken over het goede doen voor de aarde."

Lees meer over
1
Reacties
Cloudbouwer 15 december 2022 12:49

"De oplossing moet komen van een draadloze optische verbinding waarmee het dataruimtestation communiceert met een aards netwerk van grondstations. "

Dus we hebben niet 100% van de tijd zon door nacht, maar ook door wolken en weersinvloeden. Ik gok dat een draadloze optische verbinding daar ook last van heeft.

Dus de data uitwisseling met lage latency is een grotere uitdaging dan ze denken.
Straling is ook een groot probleem. En onderhoudsvrije apparatuur is altijd al een streven, en dat lukt nog niet echt.
Ik heb er een hard hoofd in.
Koeling kan ook in de zee, dan heb je alleen nog stroom nodig.

Reactie toevoegen
De inhoud van dit veld is privé en zal niet openbaar worden gemaakt.