EUはデータセンターを宇宙に送る計画を立てている。クラウドコンピューティングは本当に空に向かっているのでしょうか?

今後 10 年間で、複数の商業宇宙ステーションと数千の衛星が低地球軌道に打ち上げられ、人類は前例のない宇宙へのアクセスを得ることになります。欧州連合といくつかのテクノロジー大手は、宇宙軌道上にデータセンターを送り、宇宙軌道経済に貢献するデータセンターとエッジコンピューティングで構成されるデータインフラストラクチャを構築する可能性を検討している。

いくつかの大手企業はすでに行動を起こしている。マイクロソフトは最近、Azure クラウド プラットフォーム用の新しい宇宙ソフトウェア開発キットの開発と、新興の商業宇宙ステーション開発企業である Axiom Space の宇宙ステーション上で宇宙ベースのクラウド コンピューティング サービスを提供するために、宇宙ベースのインフラストラクチャ サービスとしての (IaaS) スタートアップ企業 LEOcloud との提携を発表しました。ちょうど1週間前、IBMは宇宙コンピューティング・インフラストラクチャの開発でSierra Spaceと協力することも発表した。

これらのソリューションは10年以内に利用可能になると予想されていますが、欧州委員会は、データセンターをより早く宇宙に移転することで、ネットゼロ排出目標を達成し、データセンターの運用コストを増大させている電気料金の上昇に対処できると考えています。

シティバンクが最近発表した報告書によると、2040年までにペイロードを宇宙軌道に送るコストは1キログラムあたり33ドルまで下がる可能性がある一方で、地球上で大規模なデータセンターを運用することによるエネルギーコストと環境への悪影響は引き続き上昇するだろうという。たとえば、ロンドンで稼働しているデータセンターの電気料金は、1キロワット時あたり1ドルになります。別の調査によると、世界中で稼働しているデータセンターは220～320TWhの電力を使用しており、新しいデータセンターの建設を禁止すべきだという声が高まっている。

欧州委員会はホライズン計画の一環として、軌道上でのデータセンターの運用に関する実現可能性調査を実施する契約をタレス・アレニア・スペース社と締結した。 「欧州における実質ゼロ排出とデータ主権のための先進的宇宙クラウド（ASCEND）」と呼ばれるこの研究は、宇宙データセンターのエネルギーを太陽エネルギーから直接得ることができるため、「宇宙クラウド」が世界中の国々が2050年までにカーボンニュートラルを達成するのに役立つかどうかに焦点を当てている。

宇宙データセンターとネットゼロ目標

タレス・アレニア・スペースの技術ディレクター、イヴ・デュラン氏は、この研究の主な目的は、宇宙データセンターの打ち上げと運用によって発生する炭素排出量が地上データセンターによって発生する炭素排出量よりも少なくなるかどうかを評価することだと説明した。

「これは野心的な計画だ」と彼は語った。 「宇宙でデータセンターを運用することで二酸化炭素排出量が削減されるかどうかを知りたいが、そのためには宇宙にもっと資金を投入する必要がある。」それは、打ち上げロケットを安価にし、再利用を可能にし、一度により多くのものを宇宙に打ち上げ、必要な打ち上げ回数を​​減らすことを意味します。

もうひとつのアイデアは、地球から約 30,000 キロメートル上空の静止軌道上にある衛星データセンターの小規模なネットワークにデータを保存することです。

環境への影響を考慮するだけでなく、コストの要素もあります。地球上で稼働するデータセンターには、冷却と稼働維持のための電力のための追加のエネルギーが必要です。データセンターを軌道上に送れば、データセンターは太陽光で稼働し、直射日光が当たらなくても温度が -170°C まで下がる真空環境で冷却されるため、コストのほとんどを節約できます。

しかし、宇宙の過酷な環境には欠点もあり、それは衛星内で稼働するデータセンター機器の温度を一定に保つ必要があることです。これには、1 日あたり -100°C から 100°C を超える数千回の温度サイクルに耐える必要がある IT ハードウェアの再設計が含まれます。

極限状況と放射線への対処

軌道コンピューティングメーカー、ラモンのCEO、アビ・シャブタイ氏は、宇宙でデータセンターを運営するには、高強度の太陽放射に耐えられるチップと、人間の介入なしに最大15年間稼働できるハードウェアが必要だと語った。

「宇宙では、データセンターはいくつかの過酷な条件にさらされますが、その一つが放射線です」とシャブタイ氏は説明した。 「これは電子機器にとって非常に悪い状況であり、地球上で稼働する機器の大部分は、耐放射線設計がなければ宇宙で長時間稼働することはできないだろう。なぜなら、放射線がチップや回路を損傷するからだ。」

これを緩和するために、Ramon.Space は宇宙用に強化された新しいチップ回路とハードウェアを開発しました。シャブタイ氏はこれを「宇宙対応の商用製品」と表現した。 「これらは放射線に耐えることができ、日常的な工程で大量生産される非常に先進的な部品だ」と彼は語った。 「これらのコンポーネントと要素が揃ったら、熱を放散して一貫性を維持するための IT システムの構築を開始できます。」

Ramon.Space は、LEOCloud、Microsoft Azure、Axiom Space によって結成されたコンソーシアムで、2024 年に打ち上げ予定の国際宇宙ステーション向けの初の商用モジュール型データセンターを構築します。このアライアンスは、AWS、IBM、Microsoft Azure、Red Hat サービスへのアクセスを含むエッジ コンピューティング テクノロジーを宇宙に導入することを計画しています。

遅延を減らしてセキュリティを向上

LEOCloudのCEO、デニス・ゲイテンス氏は、データを地球に送り返すことなく近くのエッジコンピューティングインフラを使ってデータを処理できる宇宙で動作する衛星を中心に、「宇宙クラウド」には巨大な潜在市場があると語った。

これは、大量のデータが生成される場合に特に役立ちます。軌道上でデータを処理することで、データを地球上のデータセンターに送り返して処理する場合と比べて、待ち時間が短縮され、セキュリティが向上するからです。価値提案は本質的には地球上のエッジ コンピューティングと同じであり、リソースとサービスをデータ ソースまたはユーザーにできるだけ近づけることです。

最初の使用事例は、軌道上でクラウド コンピューティングの拡張とエッジ処理を提供し、増加する宇宙ハードウェア オペレーターが機器をより効率的に管理できるようにすることですが、ゲイテンス氏は、将来的にはさらに多くのデータ センターが軌道上に移動する可能性があると考えています。

彼は次のように予測しています。「低地球軌道 (LEO)、地球と月の間、およびそれ以降の軌道にある専用のデータ センター施設や宇宙ステーションの需要がさらに高まります。これらのデータ センターは、地球と宇宙のユーザーが使用でき、両方にハイブリッド クラウド オプションを提供します。」

Microsoft の Azure Orbital Space SDK により、プログラマーはすでに Orbital プラットフォーム上でアプリケーションを作成、展開、操作できるようになりました。アプリケーション スイートには、テンプレート、サンプル、ドキュメントのセットが用意されており、宇宙開発者が地球観測画像処理などの一般的なワークロード パターンを簡単に使用できるようになります。

「宇宙クラウド」の潜在市場

IBM はまた、Sierra Space と協力して、さまざまな衛星やデバイスが宇宙軌道上で通信し、地球と宇宙の間でデータの流れを容易にする宇宙クラウド コンピューティング インフラストラクチャを構築しています。シエラ・スペースは、アマゾンの創業者ジェフ・ベゾス氏が設立した商業宇宙開発企業ブルーオリジンが主導するオービタル・リーフ商業宇宙ステーション向けの人間居住モジュールを開発していた。

宇宙クラウドの構築に向けた初期作業は始まっており、4,400 基を超える衛星の通信を向上させる基盤となるインフラストラクチャを構築する取り組みも進行中ですが、データ センター全体を宇宙に送るというより広範な目標は、長期的な夢と言えます。

しかし、デュランド氏は、実現可能性調査により、これがネットゼロ達成にプラスの影響を与えることが示されたと仮定すると、2030年代半ばには宇宙データセンターの早期導入が始まり、今世紀半ばまでにはより広範なインフラが構築される可能性があると述べた。

Futurum Research のシニアアナリスト、スティーブン・ディケンズ氏は、「気候変動が深刻化するにつれ、増大するコンピューティング需要が環境に与える影響を軽減する革新的な方法を見つける必要があります。打ち上げコストが下がり、商業宇宙飛行が標準になるにつれて、宇宙でデータセンターを運用することがますます現実的になってきます。この革新が近い将来に現実のものとなることを期待しています。」と述べています。

宇宙クラウドコンピューティング インフラストラクチャは、製造業、宇宙太陽エネルギー、宇宙観光、さらには小惑星採掘など、急速に成長する軌道経済を支えると一般に考えられています。シティグループは調査レポートで、「宇宙太陽光発電、宇宙物流、月・小惑星採掘など、新たな宇宙応用や産業が最も急速に成長すると予想している。2040年までに、これらの産業分野の年間売上高は約1000億ドルに達する可能性がある」と述べた。