هل مراكز البيانات في الفضاء هي مستقبل السحابة التخزينية؟

إليك فكرة من عالم آخر: إذا كانت مراكز البيانات هنا على الأرض تستهلك الكثير من الطاقة وتشكل عبئًا على البيئة، فلماذا لا نحل المشكلة بإطلاقها خارج الكوكب؟

هذا هو الملخص التعريفي لشركة Lumen Orbit، التي تمت إعادة تسميتها في أوائل 2025 لتصبح Starcloud، وهي شركة ناشئة مدعومة من Y Combinator، وقد جمعت مؤخرًا أكثر من 10 ملايين دولار أمريكي؛ لبناء الجيل القادم من بنية البيانات التحتية: مراكز بيانات فضائية. تستفيد خطة الشركة الطموحة، التي تتخذ من ريدموند في واشنطن مقرًا لها، من الطاقة الشمسية المكثفة المتوفرة في المدار لتقليل تكاليف الطاقة لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي بشكل كبير، ما قد يؤدي إلى تقليل نفقات الكهرباء بما يصل إلى 95%.

وهناك فائدة بيئية أيضًا. ويقول المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي Philip Johnston: "نرى مراكز البيانات في الفضاء تنتج انبعاثات كربونية أقل على الأقل بعشرة أضعاف، بما في ذلك، الإطلاق". "وعلى المدى الطويل، يمكن إنتاج الميثان للإطلاق بطرق خضراء."

الخطوة الأولى لشركة Starcloud هي تجربة عبر القمر الصناعي، المقررة في 2025 كجزء من برنامج حاضنة الشركات الناشئة NVIDIA Inception. وفقًا للمستند الفني للشركة، تعتمد استراتيجيتها على إنشاء مصفوفات شمسية ضخمة في الفضاء. ستزوِّد المصفوفات الشمسية وحدات الحوسبة عالية الكثافة بالطاقة، مع الاعتماد على أنظمة تبريد متقدمة -غالبًا باستخدام التبريد السائل أو الانغمار ثنائي الطور- للتعامل مع الحرارة الناتجة عن أعباء عمل الذكاء الاصطناعي القوية.

يقول Johnston: "لا أحد يفكر في النطاق الذي نفكر فيه."

لكن الناس كانوا يفكرون في مراكز البيانات في الفضاء منذ فترة.

ليس من المفاجئ أن شركة ناشئة تهدف إلى إنشاء مراكز بيانات مدارية تجذب الكثير من الاهتمام. ومع تزايد الطلب على قوة معالجة الذكاء الاصطناعي، تتجه شركات كبرى مثل Microsoft وGoogle وAmazon إلى محطات الطاقة النووية للمساعدة في تلبية احتياجاتها من الطاقة. يتوقع معهد Electric Power Research Institute أن تمثل مراكز البيانات %9 من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة بحلول عام 2030. والفضاء ليس الموقع الوحيد المبتكر الذي تفكر فيه الشركات لمراكز البيانات: فقد طورت شركة Microsoft، وأغلقت في النهاية، موقعًا تجريبيًا لمركز البيانات في أعماق المحيط. 

وبالإضافة إلى فوائد مثل انخفاض التكاليف وتقليل الأثر البيئي، قد توفر محطات البيانات الفضائية إمكانية الوصول إلى البيانات في المواقع النائية على الأرض، والاتصال أثناء الكوارث الطبيعية، ومن الناحية النظرية، مساحة مادية غير محدودة للتوسع. ولكن هناك عقبات أيضًا. من ناحية أخرى، فإن إطلاق قمر صناعي إلى المدار لا يزال مكلفًا للغاية. (تشير تقديرات Lumen إلى 8.2 مليون دولار أمريكي.) قد تؤدي مشكلات زمن الانتقال بسبب المسافة إلى استبعاد بعض التطبيقات، مثل المعاملات المالية. وقد تؤدي بيئة الفضاء القاسية، بما في ذلك وجود الإشعاع الكوني أو الحطام الفضائي، إلى فشل الأجهزة أو تلف البيانات وهو ما يصعب إصلاحه.

وتعني هذه التحديات أنه على الرغم من الاهتمام العالمي من كل من الحكومات والقطاع الصناعي، إلا أنه ليس الجميع على استعداد للانطلاق. ولا تزال القوانين واللوائح الدولية التي تحكم التكنولوجيا في الفضاء تتطور. وتتخذ العديد من الوكالات الحكومية والوطنية نهجًا استكشافيًا أكثر حذرًا، حيث تقوم بتكليف مشاريع البحث التي تحدد المسار إلى مركز البيانات في المدار الأرضي المنخفض (LEO) على المدى الطويل.

أسند الاتحاد الأوروبي دراسة واحدة من هذه الدراسات إلى شركة Thales Alenia Space، وهي شركة متخصصة عالمية في مجال الفضاء ومقرها فرنسا لأنظمة الأقمار الصناعية. وكشفت نتائج دراسة الجدوى ASCEND (السحابة الفضائية المتقدمة لتحقيق صافي انبعاثات صفري للبيانات الأوروبية والسيادة على البيانات)، المنشورة في يونيو، أن إنشاء مراكز بيانات في المدار يمكن أن يخفض استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون بشكل كبير مقارنةً بالبنية التحتية التقليدية على الأرض. ومع توفر الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة، ستلغي مراكز بيانات الفضاء هذه أيضًا الحاجة إلى تبريد المياه، بما يتماشى مع أهداف حيادية الكربون في أوروبا لعام 2050.

وضعت الدراسة خارطة الطريق لإثبات المفهوم بقدرة 50 كيلووات، والذي تأمل شركة Thales Alenia في نشره بحلول عام 2031، وفي النهاية يصل إلى 1 جيجاوات بحلول عام 2050. وكما تتوقع عوائد محتملة تبلغ عدة مليارات يورو بحلول عام 2050.

يقول Damien Dumestier، مدير مشروع ASCEND في Thales Alenia Space: "تتزايد الحاجة إلى مراكز البيانات للأوروبيين ويجب استمرارها في نفس الاتجاه للسنوات القادمة." "يمكن أن توفر مراكز بيانات الفضاء فرصة لتزويد أوروبا ببصمة بيئية أقل ويمكن أن تكون أيضًا رائدة لمستقبل الفضاء الأوروبي غير الصناعي."

وفي مكان آخر في أوروبا، دخل فريق من باحثي IBM في زيورخ بسويسرا في شراكة مع شركة KP Labs البولندية، وهي شركة تركز على بناء برامج وأجهزة صناعية مدعومة بالذكاء الاصطناعي للتطبيقات الفضائية، لدراسة مراكز البيانات المدارية لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA).

وفي بحثهم، الذي سيتم نشره في ورقة علمية مستقبلية، يحدد الفريق ثلاثة سيناريوهات محتملة لمراكز البيانات. في السيناريوهين الأولين، يكون هناك قمران صناعيان في المدار نفسه: يقوم أحدهما بجمع البيانات، والآخر بمعالجتها. في السيناريو الأول، يكتشف قمر صناعي صغير حرائق الغابات ويرسل بيانات غير منسقة إلى قمر صناعي أكبر والذي بدوره يحلل البيانات ويرسل النتائج الرئيسية إلى الأرض. في السيناريو الثاني، ينقل قمر صناعي في مدار أرضي منخفض (LEO) بيانات غير محددة إلى مركز بيانات فضائي ثابت بالنسبة للأرض (يدور مع مدار الأرض)، والذي يتميز بميزة الاتصال المستمر بالمحطة الأرضية. يتخيل السيناريو الثالث أن تعمل مركبة هبوط قمرية كمركز بيانات، تقوم بمعالجة المعلومات القادمة من المركبات الجوالة الاستكشافية وإرسال النتائج ذات الصلة إلى الأرض عبر قمر صناعي وسيط.

يقول Jonas Weiss، كبير الباحثين في IBM Research Europe: "لقد حققنا ما كنا نهدف إليه." "ويمكننا أن نظهر أنه من المحتمل أن هناك نقطة تحول تقترب، حيث ستكون حوسبة الحافة للبيانات الضخمة في الفضاء أكثر جدوى اقتصاديًا من إرسالها إلى الأرض."

لا تُعد مراكز البيانات المدارية أساسية لتعزيز قوة المعالجة على الأرض فحسب، بل ستكون مهمة أيضًا للعدد المتزايد من رواد الفضاء والباحثين الذين يعملون في الفضاء.

تقوم شركة Axiom Space، التي تقدم خدمات رحلات الفضاء البشرية والبنية التحتية، حاليًا بتطوير محطة فضائية تجارية. بدعم من برنامج تطوير المدار الأرضي المنخفض التجاري التابع لوكالة NASA، تخطط الشركة التي تتخذ من هيوستن بولاية تكساس مقرًا لها لإرساء الوحدة الأولى من محطة Axiom في محطة الفضاء الدولية في وقت مبكر من عام 2026. ومع مرور الوقت، سوف يكتسب المرفق ما يكفي من الوظائف للفصل والعمل بمفرده.

وتتوقع شركة Axiom Space أن تستضيف محطتها الفضائية عددًا متزايدًا من أفراد الطاقم الذين سيحتاجون إلى خدمة سحابية موثوقة. ولتلبية الطلب، تطور الشركة قدرة مركز بيانات مداري (ODC T1) مُصممة لتقليل الاعتماد على البنية التحتية الأرضية. وتستخدم هذه المراكز المدارية أنظمة اتصالات تعتمد على الليزر تُسمى الروابط البصرية بين الأقمار الصناعية لنقل البيانات بأمان إلى أقمار صناعية أخرى. وتقول الشركة إنه بسبب تصميمه المعياري، يمكن للنظام أن ينمو مع الطلب، كما أنه يوفر بيئة مضغوطة حيث يمكن للأجهزة الأرضية العمل دون التعرض لعناصر الفضاء القاسية.

في حين تركز شركة Axiom حاليًا على العمل في مدار أرضي منخفض، إلا أنها لا تستبعد العمل بشكل أعمق في النظام الشمسي.

ويقول أحد ممثلي Axiom: "البشرية لديها تطلعات للاستكشاف والتنمية الاقتصادية على سطح القمر والمريخ وما بعدهما"، مضيفًا أن مراكز البيانات لأي مهام بشرية أو روبوتية واسعة النطاق ستحتاج إلى أن تكون قادرة على دعم البيانات في الموقع في الوقت الفعلي ومعالجة البيانات وتخزين البيانات وقدرات الذكاء الاصطناعي. "إن تطوير وتنفيذ مراكز البيانات الفضائية في مدار الأرض يضع الأسس التكنولوجية والاقتصادية للبشرية لمواصلة التقدم في النظام الشمسي."