Laut Journalisten des Economist könnte der Start der Starship-Kapsel von SpaceX im März dieses Jahres Rechenzentren im Orbit zur Realität werden lassen.
Der Grund für das Interesse an orbitalen Rechenzentren liegt in der Krise der terrestrischen Infrastruktur. Laut Sightline Climate könnten sich 30 bis 50 % der für dieses Jahr geplanten Kapazität aufgrund von Problemen mit Genehmigungen, Netzwerkverbindungen und Protesten von Anwohnern verzögern.
In einer Reihe von US-Bundesstaaten wurden Baustopps verhängt, und der Strombedarf für KI wächst weiter.
Eine Alternative wäre die Platzierung von Servern im Orbit, wo unbegrenzt Solarenergie zur Verfügung steht. Im November 2024 startete Starcloud den etwa kühlschrankgroßen Satelliten Starcloud-1 mit einem herkömmlichen Nvidia H100-Chip. Dieser trainierte erfolgreich das NanoGPT-Sprachmodell mit Shakespeare und brachte Googles Open-Source-Modell Gemma auf den Markt.
Schwierigkeit
Das Haupthindernis bleibt der Startpreis. Derzeit kostet der Transport eines Kilogramms Fracht mit einer Falcon 9 3.400 US-Dollar und mit einer Falcon Heavy 1.500 US-Dollar. Zwei weitere Faktoren sind ebenso wichtig:
- spezifische Leistung – wie viele Watt Rechenleistung ein Kilogramm Satellit liefert;
- Die Kosten des Satelliten werden in Dollar pro Watt angegeben.
Diese Parameter hängen direkt von der Masse und dem Wirkungsgrad der Solarpaneele und Kühlsysteme ab.
Ein weiterer Punkt ist, wie sich Strahlung auf die Zuverlässigkeit von KI-Chips im Orbit auswirkt. Um die Machbarkeit von orbitalen Rechenzentren zu beurteilen, sind laut „The Economist“ Bewertungen aller genannten Variablen erforderlich.
Andrew McCallip, ein Ingenieur beim Raumfahrt-Startup Varda, hat einen Webrechner entwickelt, mit dem man die Kosten eines orbitalen und eines bodengestützten Rechenzentrums mit einer bestimmten Kapazität vergleichen kann.
Seinen Berechnungen zufolge belaufen sich die Kosten für den Bau eines bodengestützten Rechenzentrums mit einer Kapazität von 1 GW und dessen fünfjährigen Betrieb auf 15,9 Milliarden US-Dollar. Die orbitale Alternative (mit Startkosten von 500 US-Dollar/kg, einer spezifischen Leistung von 37 W/kg, einem Satellitenpreis von 22 US-Dollar/W und einer Beleuchtungsdauer von 98 %) wird auf 51,1 Milliarden US-Dollar geschätzt. In beiden Beträgen sind die Kosten für die KI-Chips (GPUs) nicht enthalten – sie liegen zwischen 15 und 30 Milliarden US-Dollar und sind für beide Optionen gleich.
Entscheidung
Starcloud, ein 2024 gegründetes Unternehmen zur Umsetzung der Idee des orbitalen Rechnens, hat bereits erste praktische Daten erhalten. Ein Experiment mit dem Start des Satelliten Starcloud-1, der auf dem Nvidia H100 basiert, lieferte Informationen über die Funktionsweise der Chips im Weltraum und ermöglichte die Bestimmung wichtiger Parameter für zukünftige Berechnungen.
Die in den grundlegenden Berechnungen verwendete Leistungsdichte von 37 W/kg stammt von den Starlink-Satelliten. KI-Satelliten benötigen jedoch keine schweren Antennen zur Kommunikation mit der Erde – Laserverbindungen zu ihren Nachbarn genügen.
Das bedeutet, dass ein deutlich größerer Anteil der Masse direkt für Rechenprozesse genutzt werden kann. SpaceX-Chef Elon Musk hält eine Leistungsdichte von 100 W/kg für realistisch, 150 W/kg sind zukünftig möglich. Starcloud plant mit konservativen 70 W/kg.
Ähnlich verhält es sich mit den Kosten für Satelliten. Bei Starlink liegen sie bei etwa 22 US-Dollar pro Watt. Ein KI-Satellit ohne teure Kommunikationskomponenten dürfte deutlich günstiger sein.
Philip Johnston, CEO von Starcloud, bezeichnete die Messlatte als „weniger als 5 US-Dollar/W“ (ohne GPUs). Bei solch realistischen Werten (70 W/kg und 5 US-Dollar/W) sinken die Kosten eines orbitalen Rechenzentrums auf 16,7 Milliarden US-Dollar – 5 % mehr als bei einem bodengebundenen.
Der Hauptfaktor bleibt jedoch der Startpreis. Die geschätzten 500 US-Dollar pro Kilogramm entsprechen etwa einem Drittel der aktuellen Kosten von SpaceX.
Wenn die neue, vollständig wiederverwendbare Starship-Rakete von SpaceX funktioniert, könnte der Preis auf 100–200 US-Dollar pro Kilogramm sinken. In diesem Fall würde das Orbitalzentrum auf 12,1 Milliarden US-Dollar günstiger werden – es wäre also günstiger als ein bodengebundenes Zentrum.
Der erste Starcloud-Satellit überhitzte, doch der zweite Start in diesem Jahr wird einen Kühler mit zehnfach höherer Kühlleistung testen. Vorläufige Daten deuten zudem darauf hin, dass die Chips seltener ausfallen als erwartet: Bei einer Ausfallrate von 5 % statt 9 % würden die Kosten weiter sinken.
Das Schlüsselereignis für die gesamte Branche wird der zwölfte Starship-Testflug im März sein. Sein Erfolg wird darüber entscheiden, ob die Ära kostengünstiger Starts anbricht und ob orbitale Rechenzentren eine echte Alternative zu bodengestützten werden.
Erinnern wir uns: Anfang Februar fusionierte Musk SpaceX und xAI zu einem Unternehmen mit einem Wert von 1,25 Billionen US-Dollar. Das Unternehmen hat eine Lizenz für den Bau eines orbitalen Rechenzentrums mit einer Million Satelliten beantragt.