太空數據中心
更大規模、基于空間的計算和存儲的成本前景正在改善,私人太空飛行正在促使價格下降。而簡化的火箭設計、可互操作的部件以及可重復使用的自動著陸火箭等技術創新正在大幅降低太空技術成本。SpaceX公司創始人伊隆·馬斯克聲稱發射一顆衛星的價格已經降低了3億美元,而且發送設備的價格已降至每磅不到2,500美元。
與此同時,技術的小型化(例如可以將128 GB的數據存儲作為鑰匙環)使得在更小的空間提供更多容量成為可能。事實上,如今一部iPhone手機的性能比阿波羅太空時代的電腦都要強大。
盡管如此,向地球同步軌道發射一個成本高昂的數據中心需要耗費數十萬千克燃料,這并不是一件小事。只有獲得顯著的優勢才值得一試。以下是人們希望獲得的好處:
(1)能源–根據調查,全球數據中心的能耗占到全球能耗資的10%。而太空數據中心設施可以獲得豐富的太陽能,這極具吸引力。
(2)冷卻–太空環境溫度很低,溫度越低,IT設備故障率越低,計算處理速度越快。
(3)一致性–太空對于人類來說是惡劣環境,而對計算機來說非常有用。沒有風暴或其他極端天氣,幾乎沒有濕氣或灰塵,更重要的是,機械硬盤的運行可以在零重力的環境中更好地運行。
(4)準入性-將獨立的太空艙置于發展中國家或荒涼地區的空間軌道上,可以提供比陸基數據中心更高的服務水平。
從低維護到免維護
太空數據中心吊艙將像衛星一樣完全密封,并可能充滿氮氣。因為讓系統管理員更換故障部件是不切實際的,所以這些設施需要完全自給自足,并且硬件非常可靠。
數據中心行業正在進行的重要工作將推動將該行業轉變為太空所需的能力。標準機構Uptime Institute聲稱,超過70%的數據中心中斷是由人為錯誤引起的。現在正在開發全自動、無人值守的數據中心,有朝一日可以整體打包。此外,高級“即插即用”模塊化數據中心正在設計、配備并交付給迪拜國際機場等設施,而數據中心的硬件技術已經完全準備就緒。那么為什么不進入太空軌道?
微軟公司正在推動其海底數據中心的發展。2018年早些時候,該公司在蘇格蘭的奧克尼群島附近的水域放置了一個水下數據中心,利用海水進行自然冷卻,同時該吊艙的位置更加接近人口中心。
他們承認水下數據中心無法維護是一個問題,但也是一個節約成本的機會。正如研究項目總監Ben Cutler所說的那樣:“我們將數據中心放置在海底,我們的任務已經完成了,我們不會進行更換硬件等這樣的維護工作。”
毋庸置疑,微軟公司沒有必要為此簽訂為期三年的OEM支持合同。但是,現成設備常見的故障足以損害對太空數據中心設施的投資,但與此同時,可用于太空的定制硬件也存在其自身的障礙。
面臨的難題
將IT設備送入太空軌道(或更遠)的核心挑戰包括伴隨起飛的巨大沖擊力量和隨后暴露在太陽輻射和太陽耀斑中。如今在太空中漂浮的設備,無論是衛星、國際空間站(ISS)還是火星探測器,都經過加固,能夠抵御這些挑戰。
這個過程很有效,但做到這點代價高昂。開發硬化加固設備也需要一定的時間。這就是為什么國際空間站的指揮和控制從20世紀80年代后期開始運用IT技術,而宇航員的筆記本電腦卻仍是2007年生產的原因。
例如,當數量并不多時,這些問題是可以控制的,但是對于真正的太空數據中心來說,不可能與陸基數據中心進行競爭。人們希望采用一種更便宜的、基于軟件的硬化方法可以允許使用當前的設備。
HPE公司正在測試一個概念。該公司向國際空間站發送了兩臺水冷外殼式服務器。采用的液體冷卻技術,在服務器外部提供了一層保護殼,但其服務器內部是標準的硬件。該公司正在調查在太陽耀斑或輻射危害的情況下運行或關閉是否可以防止數據損壞。
其他方法依賴于冗余技術。例如,ConnectX公司正在推出一種專有的分布式彈性解決方案,以處理使系統無法運行的事件。人們雖然有很多想法,但還沒有一個產品可以滿足人們運行太空數據中心的夢想。
實際上這是一個難題
以合理的成本和生產規模制造硬化的IT設備可能是一個障礙,但它是一個可管理的障礙。更多關于太空數據中心概念的是網絡。例如將數據從地球發送到軌道,反之亦然,不過速度相對較慢。
2016年,美國國家航空航天局(NASA)的太空網絡能夠達到300 Mbps的連接速度,每天傳輸大約28 TB的信息。它經歷了多次升級,但在許多情況下,網絡傳輸瓶頸仍然是一個挑戰,例如衛星望遠鏡發送收集的大型圖像文件。如果要將谷歌公司的服務器發送到地球同步軌道,科學家將需要找到以指數方式提高數據傳輸速率的方法。
還有一些公司在工作中采用一些有趣的解決方案,例如交織光束,以最大限度地提高射頻吞吐量。美國國家航空航天局(NASA)本身正在測試和改進激光下行鏈路技術,該技術更快、更小、更輕、更安全。當大多數人已經對4G技術感到失望時,它是否能讓消費者廣泛使用?
如果人們能夠解決這最后一個主要問題,并加速數據傳輸,那么遍布地球表面的邊緣計算設施總有一天可能會出現在太空。