I data center nello spazio sono il futuro dello storage cloud?

Ecco un'idea fuori dal comune: se i data center qui sulla Terra sono così assetati di energia e gravosi per l'ambiente, perché non risolvere il problema lanciandoli fuori dal pianeta?

Questa è la presentazione di Lumen Orbit, rinominata Starcloud all'inizio del 2025, una startup finanziata da Y Combinator, che recentemente ha raccolto oltre 10 milioni di dollari per costruire la prossima frontiera dell'infrastruttura dati, ovvero i data center spaziali. Il piano ambizioso dell'azienda, con sede a Redmond, Washington, utilizza l'energia solare ad alta intensità disponibile in orbita per ridurre drasticamente i costi energetici ai fini dell'addestramento dei modelli AI, riducendo potenzialmente le spese energetiche fino al 95%.

Ci sono anche benefici ambientali. "Riteniamo che i data center nello spazio producano emissioni di carbonio almeno 10 volte inferiori, anche considerando il lancio", afferma il co-fondatore e CEO Philip Johnston. "A lungo termine, il metano per il lancio potrà essere prodotto in modo ecologico."

Il primo passo di Starcloud è una dimostrazione via satellite, prevista per il 2025 quale parte del programma di incubazione di startup NVIDIA Inception. Secondo il whitepaper dell'azienda, il suo approccio si basa sulla creazione di array solari, ovvero enormi pannelli solari, nello spazio. Gli array solari fornirebbero energia ai moduli di elaborazione ad alta densità, affidandosi a sistemi di raffreddamento avanzati (probabilmente con raffreddamento a liquido o immersione bifase) per gestire il calore generato da potenti workload AI.

"Nessuno sta pensando nella stessa scala in cui lo stiamo facendo noi", afferma Johnston.

Ma la gente pensa a data center nello spazio da un po' di tempo.

Non sorprende che una startup che punta a realizzare data center orbitali stia attirando così tanta attenzione. Con la crescente domanda di potenza di elaborazione dell'AI, grandi aziende come Microsoft, Google e Amazon si stanno rivolgendo alle centrali nucleari per soddisfare il loro fabbisogno energetico. L'Electric Power Research Institute prevede che i data center rappresenteranno il 9% del consumo energetico totale negli Stati Uniti entro il 2030. E lo spazio non è l'unica location fuori dagli schemi che le aziende stanno considerando per i data center: Microsoft ha sviluppato, per poi chiudere, un data center sperimentale nel profondo dell'oceano. 

Oltre a benefici come costi più bassi e impatto ambientale ridotto, le stazioni dati spaziali potrebbero offrire disponibilità dati verso località remote sulla Terra, connettività durante disastri naturali e, teoricamente, spazi fisici illimitati per l'espansione. Ma ci sono anche degli ostacoli. Innanzitutto, lanciare un satellite in orbita è ancora molto costoso. (Le stime di Lumen si aggirano sugli 8,2 milioni di dollari.) Problemi di latenza dovuti alla distanza potrebbero escludere alcune applicazioni, come le transazioni finanziarie. Le difficili condizioni ambientali dello spazio, tra cui la presenza di radiazioni cosmiche o detriti spaziali, potrebbero causare guasti hardware o danneggiamenti dei dati difficili da riparare.

Queste sfide hanno fatto sì che, nonostante l'interesse globale sia dei governi che dei settori privati, non tutti siano pronti al decollo. Le leggi e i regolamenti internazionali che regolano la tecnologia nello spazio sono ancora in evoluzione, e molti governi e agenzie nazionali stanno adottando un approccio più cauto ed esplorativo, commissionando progetti di ricerca che tracciano il percorso verso i data center in orbita terrestre bassa (LEO) nel lungo periodo.

L'UE ha commissionato uno di questi studi a Thales Alenia Space, un produttore spaziale globale di sistemi a satellite con sede in Francia. I risultati dello studio di fattibilità ASCEND (Advanced Space Cloud for European Net zero Emission and Data sovereignty), pubblicati a giugno, hanno rilevato che la distribuzione dei data center in orbita potrebbe ridurre notevolmente il consumo energetico e le emissioni di carbonio rispetto alle infrastrutture tradizionali terrestri. Con l'energia solare come fonte di energia, questi data center spaziali elimineranno inoltre la necessità del raffreddamento ad acqua, in linea con gli obiettivi europei di neutralità carbonica per il 2050.

Lo studio ha delineato una roadmap per una proof of concept da 50 kilowatt che Thales Alenia spera di implementare entro il 2031, per poi arrivare a una distribuzione da 1 gigawatt entro il 2050. Prevede inoltre potenziali ritorni di diversi miliardi di euro entro il 2050.

"La necessità di data center per gli europei è in crescita e dovrebbe continuare nella stessa direzione negli anni a venire", afferma Damien Dumestier, responsabile del progetto ASCEND presso Thales Alenia Space. "I data center potrebbero offrire un'opportunità per offrire all'Europa un'impronta ambientale inferiore e potrebbero anche essere un punto di riferimento per il futuro del settore spaziale europeo."

Altrove in Europa, un team di ricercatore IBM a Zurigo, Svizzera, ha collaborato con la polacca KP Labs, una società focalizzata sulla creazione di software e hardware basati sull'AI per applicazioni spaziali, per studiare data center orbitali per la European Space Agency (ESA).

Nella loro ricerca, che sarà pubblicata in un futuro articolo scientifico, il team delinea tre possibili scenari per i data center. I primi due scenari coinvolgono due satelliti nella stessa orbita: uno raccoglie dati mentre l'altro li elabora. Nel primo caso, un piccolo satellite rileva gli incendi boschivi e invia i dati non elaborati a un satellite più grande, che analizza i dati e trasmette i risultati chiave alla Terra. Nel secondo, un satellite in LEO trasferisce dati non specificati a un data center spaziale geostazionario (che ruota lungo l'orbita terrestre) che ha il vantaggio di una connettività continua con la stazione terrestre. Il terzo scenario immagina un lander lunare che funge da data center, elaborando informazioni provenienti da rover di esplorazione e inviando i risultati rilevanti alla Terra tramite un satellite.

"Abbiamo raggiunto l'obiettivo che ci eravamo prefissati", afferma Jonas Weiss, Senior Research Scientist presso IBM Research Europe. "Potremmo dimostrare che probabilmente si sta avvicinando un punto di svolta, in cui l'edge computing di enormi volumi di dati nello spazio sarà economicamente più sostenibile che inviarli sulla Terra."

I data center orbitali non sono solo fondamentali per aumentare la potenza di calcolo sulla Terra, ma saranno anche importanti per il crescente numero di astronauti e ricercatori che lavorano nello spazio.

Axiom Space, che offre servizi e infrastrutture per voli spaziali con equipaggio umano, sta attualmente sviluppando una stazione spaziale commerciale. Con il supporto del Commercial LEO Development Program della NASA, l'azienda con sede a Houston, Texas, prevede di attracco il primo modulo della Stazione Axiom alla Stazione Spaziale Internazionale già nel 2026. Col tempo, la struttura acquisirà abbastanza funzionalità da poter staccarsi e operare da sola.

Axiom Space prevede che la sua stazione spaziale ospiterà un numero crescente di membri dell'equipaggio che avranno bisogno di servizi cloud. Per soddisfare la domanda, l'azienda sta sviluppando una capacità di data center orbitale (ODC T1) progettata per ridurre la dipendenza dalle infrastrutture terrestri. Questi data center orbitali utilizzano sistemi di comunicazione basati sul laser, chiamati collegamenti ottici intersatellitari (OISL), per trasmettere in modo sicuro i dati ad altri satelliti. Grazie al suo design modulare, afferma l'azienda, il sistema può crescere con la domanda e offre anche un ambiente pressurizzato dove hardware di livello terrestre può operare senza essere esposto agli elementi più ostili dello spazio.

Sebbene Axiom sia attualmente concentrato sul lavoro in LEO, non esclude di esplorare ulteriormente il sistema solare.

"L'umanità ha aspirazioni per l'esplorazione e lo sviluppo economico sulla Luna, su Marte e oltre," afferma un rappresentante di Axiom, aggiungendo che i data center per qualsiasi missione umana o robotica su larga scala dovranno essere in grado di supportare il trattamento dei dati in tempo reale, il data storage e le funzionalità di AI. "L'avanzamento e l'implementazione degli ODC nell'orbita terrestre pone le basi tecnologiche ed economiche affinché l'umanità possa continuare a esplorare e avanzare nel sistema solare".