Google का अनुमान है कि अंतरिक्ष डेटा केंद्रों के व्यावसायीकरण के लिए अभी भी बड़ी मात्रा में परिवहन क्षमता की आवश्यकता है। आर्थिक लक्ष्य हासिल करने के लिए इसे लगभग 1,800 बार स्टारशिप का उपयोग करने की आवश्यकता होगी।

सार:

Google "सनकैचर" नामक एक अंतरिक्ष डेटा केंद्र योजना को आगे बढ़ा रहा है और 1 अक्टूबर को परियोजना की प्रमुख प्रौद्योगिकियों को सत्यापित करने के लिए अपना पहला प्रयोगात्मक उपग्रह लॉन्च किया है। हालांकि, Google के स्वयं के शोध ने एक बहुत ही वास्तविक समस्या का भी खुलासा किया: यदि भविष्य में कक्षा में बड़े पैमाने पर एआई डेटा सेंटर बनाया जाना है, तो अकेले स्पेसएक्स की वर्तमान रॉकेट क्षमताएं पर्याप्त नहीं हैं। कक्षा में प्रवेश करने की लागत को लगभग 200 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम तक कम किया जाना चाहिए, और इस लक्ष्य को धीरे-धीरे हासिल करने के लिए लगभग 1,800 स्टारशिप लॉन्च की आवश्यकता हो सकती है।

प्रायोगिक उपग्रह का निर्माण प्लैनेट लैब्स द्वारा किया गया था और यह टेंसर प्रोसेसिंग यूनिट या टीपीयू से सुसज्जित था, जिसे स्वतंत्र रूप से Google द्वारा विकसित किया गया था। यह पहली बार है कि Google ने वास्तविक परिचालन परीक्षण के लिए अपना स्वयं का AI-विशिष्ट प्रोसेसर अंतरिक्ष में भेजा है। उपग्रह सत्यापित करेगा कि क्या टीपीयू कक्षीय वातावरण में लंबे समय तक काम कर सकता है, जिसमें बिजली आपूर्ति, गर्मी लंपटता और अंतरिक्ष वातावरण में एआई मॉडल चलाने जैसे प्रमुख मुद्दे शामिल हैं।

इस प्रायोगिक उपग्रह को Google Suncatcher परियोजना के लिए एक प्रौद्योगिकी सत्यापन मंच माना जा सकता है। इसका पैमाना अभी भी बहुत सीमित है. इसके अंदर केवल थोड़ी संख्या में टीपीयू हैं और इसमें वास्तविक डेटा सेंटर की कंप्यूटिंग शक्ति नहीं है। Google को इस मिशन के माध्यम से सबसे बुनियादी प्रश्नों में से एक की पुष्टि करने की उम्मीद है: क्या AI कंप्यूटिंग चिप्स एक कक्षीय वातावरण में विश्वसनीय रूप से काम कर सकते हैं।

यदि उत्तर हां है, तो Google भविष्य में बड़ी संख्या में कंप्यूटिंग उपग्रहों को एक परिक्रमा कंप्यूटिंग क्लस्टर में बनाने का प्रयास करेगा, एआई प्रोसेसर को बिजली देने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करेगा, और डेटा सेंटर के समान कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे को बनाने के लिए उपग्रहों के बीच उच्च गति संचार कनेक्शन का उपयोग करेगा।

जिस कारण से Google अपने AI डेटा सेंटर को अंतरिक्ष में स्थापित करने पर विचार कर रहा है, वह ग्राउंड डेटा केंद्रों में बढ़ती गंभीर ऊर्जा समस्याओं से संबंधित है। बड़े पैमाने पर एआई डेटा केंद्र बहुत अधिक बिजली की खपत करते हैं, और जैसे-जैसे एआई मॉडल के पैमाने का विस्तार जारी है, कंप्यूटिंग शक्ति की मांग अभी भी तेजी से बढ़ रही है। ग्राउंड डेटा सेंटरों को न केवल बड़ी संख्या में बिजली उत्पादन और ट्रांसमिशन सुविधाओं का निर्माण करने की आवश्यकता है, बल्कि भूमि, शीतलन और पावर ग्रिड क्षमता जैसी समस्याओं को भी हल करने की आवश्यकता है।

इसके विपरीत, कक्षीय वातावरण अपेक्षाकृत स्थिर सौर ऊर्जा प्राप्त कर सकता है, और उपग्रहों को जमीनी भूमि पर कब्जा करने की आवश्यकता नहीं होती है। Google के शोध का मानना ​​है कि कुछ शर्तों के तहत, अंतरिक्ष सौर ऊर्जा AI कंप्यूटिंग के लिए ऊर्जा का एक संभावित स्रोत बन सकती है।

लेकिन समस्या यह है कि डेटा सेंटरों को अंतरिक्ष में भेजने की लागत अभी भी बहुत अधिक है।

Google द्वारा जारी सनकैचर तकनीकी पेपर का अनुमान है कि अगर हम कक्षीय डेटा केंद्रों की परिवहन लागत को लगभग 200 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम तक कम करने की उम्मीद करते हैं, तो हमें बड़े पैमाने पर पुन: उपयोग प्राप्त करने और लॉन्च आवृत्ति में उल्लेखनीय वृद्धि करने के लिए लॉन्च वाहनों की एक नई पीढ़ी की आवश्यकता होगी। Google के मॉडल के अनुसार, इस लागत लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए आवश्यक संचयी द्रव्यमान को कक्षा में स्थापित करने के लिए लगभग 370,000 टन अतिरिक्त पेलोड की आवश्यकता होगी।

यदि इस तथ्य के आधार पर गणना की जाए कि प्रत्येक स्टारशिप लगभग 200 टन पेलोड को कक्षा में ले जा सकता है, तो यह लगभग 1,800 स्टारशिप लॉन्च के बराबर है।

इसका मतलब यह नहीं है कि Google को अपना पहला अंतरिक्ष डेटा केंद्र लॉन्च करने से पहले 1,800 स्टारशिप लॉन्च करने की आवश्यकता है, बल्कि यह एक गणना है जिसका उपयोग भविष्य में संपूर्ण उद्योग के पैमाने और परिवहन लागत को मापने के लिए किया जाता है। Google के शोध का मानना ​​है कि यदि संपूर्ण एयरोस्पेस उद्योग परिक्रमा की लागत को लगभग US$200/किग्रा तक कम करने और बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष डेटा केंद्रों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त परिवहन क्षमताओं को स्थापित करने की उम्मीद करता है, तो उसे परिमाण के इस क्रम के संचयी लॉन्च पैमाने तक पहुंचने की आवश्यकता होगी।

इस मॉडल के अनुसार, भविष्य में संबंधित परिवहन गति को बनाए रखने के लिए प्रति वर्ष औसतन लगभग 180 स्टारशिप लॉन्च की आवश्यकता होगी। Google का मानना ​​है कि यद्यपि यह लॉन्च आवृत्ति बहुत अधिक है, यह सैद्धांतिक रूप से स्पेसएक्स के दीर्घकालिक स्टारशिप विकास लक्ष्यों से अधिक नहीं है।

स्पेसएक्स ने हाल के वर्षों में भविष्य के बड़े पैमाने के अंतरिक्ष बुनियादी ढांचे के लिए स्टारशिप को मुख्य वाहन के रूप में स्थापित करना शुरू कर दिया है। कंपनी का मानना ​​है कि यदि स्टारशिप को पूरी तरह से पुन: उपयोग किया जा सकता है और अंततः एक घंटे में एक बार लॉन्च करने और एक समय में लगभग 200 टन पेलोड को कक्षा में पहुंचाने की क्षमता हासिल की जा सकती है, तो हर साल लाखों टन उपकरण अंतरिक्ष में पहुंचाए जा सकते हैं।

स्पेसएक्स ने एक और अधिक क्रांतिकारी विचार भी प्रस्तावित किया है, जो बड़े पैमाने पर लॉन्च के माध्यम से कक्षीय एआई कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे का निर्माण करना है। स्पेसएक्स के अपने अनुमान के अनुसार, यदि प्रत्येक टन परिक्रमा करने वाले उपग्रह लगभग 100 किलोवाट कंप्यूटिंग शक्ति प्रदान कर सकते हैं, तो हर साल अंतरिक्ष में 1 मिलियन टन उपकरण तैनात करने से लगभग 100 गीगावॉट एआई कंप्यूटिंग शक्ति जुड़ सकती है।

हालाँकि, स्पेसएक्स के इन लक्ष्यों और इसकी वर्तमान वास्तविक क्षमताओं के बीच अभी भी एक बड़ा अंतर है। हालाँकि स्टारशिप ने कई परीक्षण उड़ानें आयोजित की हैं, लेकिन इसकी पूर्ण पुन: प्रयोज्यता, स्थिर वाणिज्यिक लॉन्च क्षमताओं और उच्च आवृत्ति लॉन्च क्षमताओं को अभी भी और सत्यापित करने की आवश्यकता है।

Google ने स्वयं इस मुद्दे को नज़रअंदाज़ नहीं किया है. सनकैचर परियोजना का आर्थिक मॉडल वास्तव में कक्षा की कीमत को काफी कम करने के लिए अगली पीढ़ी के पुन: प्रयोज्य रॉकेटों की क्षमता पर बहुत अधिक निर्भर करता है।

पारंपरिक वाणिज्यिक रॉकेटों की वर्तमान कक्षीय लागत अभी भी Google की आवश्यकता से कहीं अधिक है। पिछले Google शोध में अनुमान लगाया गया था कि यदि कक्षीय डेटा केंद्रों को स्थलीय डेटा केंद्रों के साथ आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धा करनी है, तो लॉन्च लागत को हजारों डॉलर प्रति किलोग्राम के मौजूदा स्तर से कुछ सौ डॉलर या उससे भी कम करने की आवश्यकता है।

Google का शोध एक स्पष्ट दीर्घकालिक लक्ष्य भी देता है: लगभग 2035 तक, यदि नई पीढ़ी के लॉन्च वाहनों के माध्यम से कक्षा में प्रवेश की लागत 200 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम से कम हो जाती है, तो अंतरिक्ष डेटा केंद्रों के पास वास्तव में बड़े पैमाने पर विस्तार के लिए आर्थिक आधार हो सकता है।

रॉकेट लागत के अलावा, अंतरिक्ष डेटा केंद्रों में एक और मुद्दा है जिसे आसानी से अनदेखा कर दिया जाता है, और वह है उपग्रह की निर्माण लागत।

भले ही कंप्यूटिंग चिप्स को कक्षा में भेजने की लागत कम हो जाए, अगर इन चिप्स को ले जाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपग्रह अभी भी बहुत महंगे हैं, तो समग्र व्यवसाय मॉडल स्थापित करना अभी भी मुश्किल होगा। अंतरिक्ष डेटा केंद्रों को बड़ी संख्या में सौर पैनलों, शीतलन उपकरण, संचार उपकरण, कंप्यूटिंग मॉड्यूल और विकिरण प्रतिरोधी हार्डवेयर की आवश्यकता होती है, और इन उपकरणों की विनिर्माण लागत को और कम किया जाना चाहिए।

विशेष रूप से ताप अपव्यय एक विशेष समस्या है। ग्राउंड डेटा सेंटर गर्मी को दूर करने के लिए वायु, जल शीतलन प्रणाली या अन्य तरल शीतलन प्रौद्योगिकियों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन वैक्यूम वातावरण वायु संवहन के माध्यम से गर्मी को नष्ट नहीं कर सकते हैं। कक्षीय डेटा केंद्रों को अंतरिक्ष में गर्मी जारी करने के लिए मुख्य रूप से विकिरण पर निर्भर रहना चाहिए, इसलिए एक बड़े क्षेत्र की गर्मी अपव्यय संरचना को डिजाइन करने की आवश्यकता है।

दूसरी ओर, अंतरिक्ष वातावरण में ब्रह्मांडीय विकिरण एआई चिप्स को भी प्रभावित करेगा। Google के प्रयोग का एक महत्वपूर्ण उद्देश्य यह देखना है कि क्या टीपीयू वास्तविक कक्षा के वातावरण में विकिरण से प्रभावित होगा, और क्या कोई त्रुटि होने पर सिस्टम पता लगा सकता है और ठीक कर सकता है।

कक्षीय डेटा केंद्रों की सफलता के लिए संचार भी महत्वपूर्ण है। बड़ी संख्या में कंप्यूटिंग उपग्रहों को हाई-स्पीड लिंक के माध्यम से जोड़ा जाना चाहिए, अन्यथा ग्राउंड एआई क्लस्टर के समान एकीकृत कंप्यूटिंग संसाधन बनाना असंभव होगा। इसलिए Google को उपग्रहों के बीच उच्च गति डेटा विनिमय और उपग्रहों और जमीन के बीच डेटा ट्रांसमिशन की समस्या को हल करने की आवश्यकता है।

Google वर्तमान में इन कक्षीय कंप्यूटिंग उपकरणों को चलाने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करने और बड़े पैमाने पर कंप्यूटिंग नेटवर्क बनाने के लिए उपग्रहों के बीच संचार लिंक का उपयोग करने की योजना बना रहा है। चूंकि सौर ऊर्जा कक्षा में अपेक्षाकृत स्थिर आपूर्ति प्रदान कर सकती है, इसलिए यह समाधान सैद्धांतिक रूप से ग्राउंड डेटा केंद्रों की लगातार बढ़ती ग्रिड क्षमता की समस्या से बच सकता है।

लेकिन वर्तमान चरण से, Google का सनकैचर अभी भी एक प्रारंभिक प्रायोगिक परियोजना है। इस बार लॉन्च किया गया उपग्रह केवल यह सत्यापित करने के लिए है कि "क्या टीपीयू अंतरिक्ष में काम कर सकता है", और सैकड़ों या हजारों उपग्रहों से बने एआई डेटा सेंटर की वास्तविक स्थापना से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है।

साथ ही, Google कक्षीय डेटा केंद्रों पर शोध करने वाली एकमात्र कंपनी नहीं है। स्पेसएक्स ने सार्वजनिक रूप से कक्षा में बड़े पैमाने पर एआई कंप्यूटिंग उपग्रहों को तैनात करने पर चर्चा की है, स्टारक्लाउड जैसे स्टार्टअप भी इसी तरह के समाधानों का अध्ययन कर रहे हैं, और अन्य प्रौद्योगिकी और एयरोस्पेस कंपनियों ने भी एआई कंप्यूटिंग सुविधाओं को चलाने के लिए अंतरिक्ष सौर ऊर्जा का उपयोग करने में रुचि दिखाई है।

इस समय इस क्षेत्र में सबसे बड़ी असहमति लागत को लेकर है। समर्थकों का तर्क है कि जैसे-जैसे एआई डेटा केंद्रों की बिजली और भूमि की मांग बढ़ती जा रही है, स्थलीय बुनियादी ढांचा अंततः महंगा हो सकता है, जबकि पुन: प्रयोज्य रॉकेट, उपग्रहों के बड़े पैमाने पर निर्माण और सौर ऊर्जा में प्रगति भविष्य में अंतरिक्ष-आधारित कंप्यूटिंग को आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी बनाने की क्षमता रखती है।

लेकिन एक अन्य दृष्टिकोण यह है कि कक्षीय डेटा केंद्रों को उपग्रह निर्माण, रॉकेट प्रक्षेपण, अंतरिक्ष शीतलन, विकिरण सुरक्षा और संचार जैसी अतिरिक्त लागतें भी वहन करनी होंगी। इसलिए, भले ही बड़े पैमाने पर स्टारशिप का सफलतापूर्वक पुन: उपयोग किया जाता है, यह आसानी से नहीं माना जा सकता है कि अंतरिक्ष डेटा केंद्र आवश्यक रूप से ग्राउंड डेटा केंद्रों की तुलना में सस्ते होंगे।

वर्तमान में, Google के स्वयं के शोध ने यह निष्कर्ष नहीं निकाला है कि "अंतरिक्ष डेटा केंद्र जल्द ही ग्राउंड डेटा केंद्रों की जगह ले लेंगे।" इसके विपरीत, 1,800 स्टारशिप लॉन्च की संख्या से पता चलता है कि कक्षीय कंप्यूटिंग के लिए वास्तव में बड़े पैमाने पर व्यावसायीकरण के स्तर तक पहुंचने के लिए, पूरे अंतरिक्ष परिवहन उद्योग की लागत और लॉन्च क्षमताओं में भारी बदलाव की आवश्यकता होगी।

इसलिए सनकैचर प्रोटोटाइप उपग्रह का प्रक्षेपण पूरी योजना के पहले चरण की तरह है। Google को पहले यह साबित करना होगा कि TPU लंबे समय तक अंतरिक्ष में काम कर सकता है, फिर गर्मी अपव्यय, संचार और विकिरण जैसी इंजीनियरिंग समस्याओं को हल कर सकता है, और अंत में बड़े पैमाने पर उपग्रह निर्माण और कम लागत वाले उच्च-आवृत्ति लॉन्च के माध्यम से प्रयोगात्मक कक्षीय कंप्यूटिंग प्लेटफ़ॉर्म को वास्तविक डेटा सेंटर में विस्तारित कर सकता है।

यदि भविष्य के स्टारशिप जैसे हेवी-ड्यूटी पुन: प्रयोज्य रॉकेट की नई पीढ़ी वास्तव में Google के मॉडल द्वारा परिकल्पित लॉन्च लागत और आवृत्ति को प्राप्त कर सकती है, तो 1,800 लॉन्च एक ऐसा कार्य नहीं होगा जिसे एक समय में पूरा करने की आवश्यकता होगी, लेकिन नए अंतरिक्ष बुनियादी ढांचे के निर्माण की प्रक्रिया में धीरे-धीरे एकत्रित परिवहन क्षमता बन सकती है। सनकैचर के लिए, जो अभी भी प्रायोगिक चरण में है, जो वास्तव में परियोजना की सफलता या विफलता को निर्धारित करता है वह यह है कि क्या इन संख्याओं को कागज पर आर्थिक मॉडल से वास्तविक इंजीनियरिंग क्षमताओं में बदला जा सकता है।