Data center orbitali: la scommessa di SpaceX su NVIDIA tra costi, calore e radiazioni

Elon Musk vuole portare i data center nello spazio e, per farlo, SpaceX ha deciso di affidarsi alle tecnologie di NVIDIA grazie a una nuova partnership annunciata a inizio mese. Il progetto si chiama Starmind e rappresenta una delle iniziative più ambiziose mai immaginate dall’azienda, con l’obbiettivo di costruire una gigantesca infrastruttura orbitale dedicata all’intelligenza artificiale.

L’idea alla base del progetto è sfruttare direttamente l’energia solare disponibile in orbita per alimentare i sistemi di calcolo, evitando alcuni dei problemi che stanno diventando sempre più evidenti per i data center terrestri, dalla disponibilità di energia elettrica alla necessità di trovare grandi quantità di spazio e di gestire il calore prodotto dai server.

Il primo passo dovrebbe essere rappresentato dai satelliti Starmind AI1, che secondo i piani di SpaceX potrebbero iniziare a essere lanciati nel 2027; una tabella di marcia estremamente ambiziosa, considerando la complessità tecnologica e logistica del progetto.

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SpaceX vuole trasformare i satelliti in veri data center per l’IA

L’obbiettivo finale di Starmind è decisamente fuori scala, SpaceX ha infatti presentato alla FCC una richiesta relativa a una costellazione che potrebbe arrivare fino a un milione di satelliti, trasformando l’orbita terrestre bassa in una gigantesca piattaforma per l’elaborazione dell’intelligenza artificiale.

Il primo satellite della serie, AI1, dovrebbe integrare circa 72 chip NVIDIA, un quantitativo che secondo SpaceX equivale grossomodo alla capacità di un rack di server NVIDIA; la potenza di calcolo media prevista arriverebbe fino a 175 kW per satellite.

Per trasferire sulla Terra i risultati dei calcoli effettuati nello spazio, SpaceX intende utilizzare collegamenti laser ad alta velocità basati sull’infrastruttura Starlink. In questo modo, l’elaborazione potrebbe avvenire in orbita, mentre i dati prodotti verrebbero successivamente trasferiti verso le infrastrutture terrestri.

Per l’hardware SpaceX ha scelto la nuova architettura NVIDIA Vera Rubin, affiancata dalle CPU Vera. L’azienda di Musk utilizzerà inoltre la piattaforma rackscale NVL72 Vera Rubin, con il modulo Space-1 indicato da NVIDIA come una soluzione pensata proprio per portare capacità di calcolo di livello data center nello spazio.

Secondo NVIDIA, Vera Rubin può offrire una potenza di calcolo per l’intelligenza artificiale fino a 25 volte superiore rispetto alla precedente generazione basata su GPU H100, è proprio questa enorme capacità di elaborazione che rende particolarmente interessante, ma anche complessa, l’idea di portare simili componenti fuori dall’atmosfera terrestre.

Energia solare e raffreddamento: ecco come SpaceX vuole gestire il calore

Uno dei principali motivi per cui SpaceX guarda allo spazio è legato all’energia, un data center terrestre richiede enormi quantità di elettricità e deve inoltre essere costruito in luoghi dove sia possibile garantire un’adeguata alimentazione e sistemi di raffreddamento sufficientemente efficienti.

In orbita invece, SpaceX può sfruttare direttamente l’energia del Sole. Il satellite AI1 dovrebbe seguire un’orbita eliosincrona, rimanendo esposto alla luce solare per circa il 98% del tempo; il grande pannello solare previsto per il satellite dovrebbe generare circa 210 kW, una quantità che permetterebbe di alimentare una parte significativa dell’infrastruttura di calcolo.

Il problema è che l’energia consumata dai chip si trasforma inevitabilmente anche in calore, e nello spazio non è possibile affidarsi ai tradizionali sistemi di raffreddamento utilizzati nei data center terrestri. SpaceX intende affrontare la questione attraverso grandi radiatori a liquido, con una superficie complessiva indicata in circa 1.700 piedi quadrati, ovvero poco meno di 158 metri quadrati; il calore verrebbe quindi trasferito ai radiatori e disperso direttamente nel vuoto dello spazio.

È una soluzione tecnicamente possibile, ma resta da capire quanto sarà efficiente nella pratica quando si dovranno gestire decine di migliaia, o addirittura milioni, di sistemi di questo tipo.

Le radiazioni potrebbero diventare un problema per le GPU NVIDIA

Portare nello spazio hardware estremamente sofisticato non significa necessariamente ottenere le stesse prestazioni che si avrebbero sulla Terra, uno dei principali problemi riguarda infatti le radiazioni, che possono provocare errori nei sistemi elettronici.

Il fenomeno più preoccupante è quello conosciuto come bit flip, ovvero l’inversione di un valore binario da zero a uno o viceversa. Le particelle provenienti dall’attività solare e altri eventi che interessano l’ambiente spaziale possono infatti interferire con i componenti elettronici.

Il problema potrebbe essere ancora più rilevante con i chip moderni, la miniaturizzazione dei transistor permette di aumentare enormemente la potenza di calcolo, ma significa anche che la quantità di carica necessaria per rappresentare uno stato logico è sempre più ridotta. Di conseguenza, una radiazione sufficientemente energetica può avere un impatto maggiore.

I sistemi moderni sono naturalmente progettati per individuare e correggere determinati errori, ma secondo alcuni esperti questo non elimina completamente il problema. Se i processori dovessero essere costantemente impegnati nel rilevare e correggere errori, parte della capacità di calcolo verrebbe inevitabilmente consumata da queste operazioni. Il rischio, quindi, non è necessariamente che le radiazioni rendano impossibile il progetto Starmind, ma che introducano un livello di inefficienza che i data center terrestri non devono affrontare.

Alcune esperienze precedenti sembrano comunque incoraggianti, una startup ha già portato in orbita GPU NVIDIA H100 e Google ha studiato la possibilità di utilizzare le proprie TPU nello spazio per periodi pluriennali; questo suggerisce che l’idea di utilizzare hardware per l’intelligenza artificiale in orbita non sia soltanto teorica, anche se portarla alla scala immaginata da SpaceX rappresenta un problema completamente diverso.

Il vero ostacolo potrebbe essere Starship

Anche ammesso che SpaceX riesca a risolvere i problemi legati a radiazioni, calore ed elettronica, rimane una questione ancora più concreta: quanto costa portare tutto questo nello spazio? Secondo una stima, affinché i data center orbitali possano risultare economicamente vantaggiosi, il costo dei lanci dovrebbe scendere nell’ordine dei 50-100 dollari per chilogrammo.

Oggi siamo ancora molto lontani da questi valori, il Falcon Heavy viene indicato con un rapporto costi/ricavi nell’ordine di circa 1.500 dollari per chilogrammo, mentre il satellite AI1 sarebbe inoltre troppo grande per essere portato in orbita utilizzando un Falcon 9.

Le speranze di SpaceX sono quindi legate soprattutto a Starship, il gigantesco sistema di lancio riutilizzabile ancora in fase di sviluppo; per costruire una costellazione composta da un numero così elevato di satelliti non sarebbe sufficiente rendere i lanci più economici, sarebbe necessario anche aumentare enormemente la frequenza con cui i satelliti possono essere portati in orbita.

La questione diventa ancora più complessa pensando alla manutenzione, un data center terrestre può essere raggiunto dai tecnici, può ricevere nuove componenti e può essere aggiornato progressivamente; un satellite, invece, è un’infrastruttura molto più difficile da riparare. SpaceX potrebbe quindi essere costretta a considerare i satelliti come sistemi sostituibili, lanciando periodicamente nuove generazioni di hardware invece di tentare di aggiornare quelli già presenti in orbita.

Un milione di satelliti sarebbe una sfida anche per l’orbita terrestre

La parte più controversa del progetto rimane probabilmente proprio la sua scala, immaginare fino a un milione di satelliti dedicati all’elaborazione dell’intelligenza artificiale significa infatti considerare un’orbita terrestre bassa completamente diversa da quella attuale.

Più satelliti significano inevitabilmente anche una maggiore complessità nella gestione del traffico orbitale e un aumento del rischio di collisioni con altri satelliti o detriti spaziali. A questo si aggiungono le preoccupazioni relative all’impatto ambientale e all’aspetto del cielo notturno, già al centro del dibattito per la crescita delle costellazioni satellitari.

Musk continua comunque a considerare Starmind un progetto realizzabile in tempi relativamente brevi, SpaceX punta a iniziare i lanci dell’AI1 nel 2027 e sostiene che gran parte della tecnologia necessaria sia già stata sviluppata nell’ambito dei satelliti Starlink di nuova generazione.

La vera sfida sarà però dimostrare che un data center orbitale non sia soltanto tecnicamente possibile, ma anche economicamente competitivo rispetto a uno costruito sulla Terra. Energia solare continua, assenza di vincoli territoriali e possibilità di disperdere il calore nello spazio sono vantaggi enormi, ma devono essere messi a confronto con costi di lancio, manutenzione, radiazioni, affidabilità e gestione di una quantità senza precedenti di satelliti.

Se SpaceX riuscirà davvero a trasformare Starmind in una piattaforma operativa, il progetto potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui vengono costruite le infrastrutture per l’intelligenza artificiale; per il momento però, tra l’annuncio di Musk e una vera rete di data center NVIDIA in orbita rimane ancora una distanza considerevole.