Negli ultimi tempi si parla molto di datac enter spaziali. Grazie all’hype, ma anche alla realtà, ottenuto da sistemi Starlink e Amazon Leo, o dai modesti rilanci europei come Iris2, i satelliti sono ormai sdoganati per molti impieghi finora ritenuti impensabili, tra i quali quelli di Cosmo-SkyMed, la futuribile costellazione Leonardo e la federazione Iride.
In particolare, il passaggio dalle telecomunicazioni all’elaborazione dati in orbita viene dato per scontato, come ha fatto Google presentando il suo progetto Suncatcher.
Sulla Terra, infatti, le infrastrutture digitali affrontano crisi di approvvigionamento e costi di smaltimento termico insostenibili; lo spazio, al contrario, offre il freddo assoluto come dissipatore naturale ed energia fotovoltaica gratuita e costante. Ma non è vero, perché nello spazio non c’è aria a spostare calore. Magari la sezione di elaborazione potrebbe ruotare su un asse, ma anche così è un compito complesso.
Proviamo a fare due conti pratici sulle GPU spaziali. L’irraggiamento solare fuori dall’atmosfera è superiore solo del 30% rispetto al suolo, quindi sostanzialmente resta lo stesso. Le celle solari commerciali oggi hanno un rendimento del 20% (costi contenuti), mentre quelle di laboratorio toccano il 45% (con costi 10-100 volte superiori).
Orbene, un metro quadrato di cella cattura circa 200 W. Se consideriamo che una GPU di fascia alta richiede tra 750 e 1.000 W, servirebbero 5 m^2 di pannelli per ogni singola unità. Oggi i data center terrestri si misurano in centinaia di migliaia di GPU, quindi per restare in quest’ambito uno space data center da 200.000 GPU richiederebbe 1 milione di metri quadri di celle! Con un peso dei pannelli spaziali vicino a 1 kg/m^2, dovremmo lanciare in orbita un milione di kg, a un costo odierno (ma in picchiata) superiore ai 1.000 $/kg, quindi circa 1 miliardo di dollari. Questa è una sfida che molti analisti definiscono impossibile. Anche qui, però, gli sviluppi nei prossimi cinque anni potrebbero essere sorprendenti, quindi non fossilizziamoci sul rapporto peso/efficienza di oggi.
Errori di calcolo: l’inerzia di Nvidia e il limite del digitale
Ma per bocciare l’infrastruttura orbitale, guardare ai consumi delle attuali GPU è come guardare il dito e non la luna. I chip Nvidia, pur oggi dominanti, non sono più lo stato dell’arte. La loro egemonia è figlia della capacità di “Jensen” Huang di costruire l’ecosistema Cuda e una infrastruttura adeguata, che hanno poi generato prima una forte inerzia, poi un sistema di “finanza creativa” che mantiene l’attenzione su di loro.
Ma l’architettura digitale pura sta toccando i suoi limiti fisici. Già la separazione tra training e inferenza ha lanciato una serie elevata di soluzioni con un rapporto watt/prestazioni molto favorevole rispetto a quello delle Gpu.
Andando oltre, da qualche anno si respira una certa aria di elaborazione analogica, con molte soluzioni (quasi tutte quelle quantistiche, la fotonica, i memristor e analoghi, se vogliamo anche l’audionica delle Spu di Cortisonic che si propongono come alternative al digitale puro.
In particolare, chip fotonici come (ma non solo) quelli dell’europea Q.Ant usano il niobio per eseguire nel lightverse dei calcoli matriciali con efficienza energetica oggi di 1.000 volte maggiore delle Gpu tradizionali, quindi consumando 1-2 watt a parità di prestazioni.
Uno space data center con questi chip avrebbe bisogno di celle solari almeno mille volte minori e problemi di raffreddamento mille volte minori, già oggi senza considerare le migliorie ipotizzate nelle loro timeline. Ovviamente, questi miglioramenti energetici sarebbero disponibili anche a terra.
Più avanti nel futuro, questi space datacenter potrebbero essere equipaggiati con dispositivi di autoriparazione delle piste. E dall’autoriparazione si può passare all’upgrade? Fantascienza, direte voi… ma Atlant 3D ha già pronto il dispositivo adatto! Aggiungo una nota personale: gli sputazzatori/tagliatori di conduttore su chip esistono da molto tempo. Io stesso ne vidi uno in azione nel 1991, presso Intel, se non ricordo male su tecnologia 300 nm. Ma vederli operare nel nanoverse è tutta un’altra cosa, devo ammetterlo.
Autoriparazione in orbita
Il calcolo fotonico, con elaborazione analogica, potrebbe quindi essere un futuro tecnologicamente meno complesso. Dispositivi a 400 km dalla Terra creano problemi di manutenzione.
In questo scenario, l’Europa sta già muovendo passi concreti con il progetto Ascend, Advanced Space Cloud for European Net zero emissions and Data sovereignty. Finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito di Horizon Europe, questo studio di fattibilità mira a dimostrare come l’installazione di stazioni data center in orbita possa drasticamente abbattere l’impronta di carbonio del settore digitale terrestre. Non si tratta solo di una sfida logistica, ma di una questione di sovranità: garantire all’UE un’infrastruttura di calcolo sicura, alimentata da celle solari ad alta efficienza e protetta dai vincoli energetici e geopolitici della superficie. Ascend è rilevante per l’ambizione del Chips Act.
Watt orbitali, obiettivo 2030
Proprio il 2030 segnerà lo spartiacque sulla sovranità tecnologica europea. Il Chips Act europeo non opera linearmente, ma esponenzialmente: per questo non è strano se gli effetti siano finora ridotti. Lo dovremo misurare nel 2030-2032: la sua piena maturazione e l’industrializzazione della fotonica (e dei semiconduttori di potenza), dove potremmo essere al livello di Cina e States, porterebbe l’Europa al livello degli altri superblocchi, saltando l’attuale fase digitale dove non abbiamo avuto rilevanza industriale.
Siete pronti a spostare i vostri carichi di lavoro dove l’energia non è un limite, ma una costante? A partire dal 2030, la potenza di calcolo non si misurerà in watt terrestri, ma in watt orbitali. Stay tuned!
