Por que a economia da IA ​​orbital é tão cruel?

Em certo sentido, isso era inevitável. Elon Musk e seu círculo falam sobre IA no espaço há anos, principalmente no contexto da série de ficção científica de Iain Banks sobre um universo de futuro distante onde naves espaciais sencientes vagam e controlam a galáxia.

Agora, Musk vê uma oportunidade de concretizar uma versão desta visão. A sua empresa, a SpaceX, está a procurar permissão regulamentar para construir centros de dados orbitais movidos a energia solar, distribuídos por até 1 milhão de satélites, potencialmente transportando até 100 gigawatts de potência computacional para fora da Terra. ele tem supostamente Ele sugeriu que alguns de seus satélites de IA seriam construídos na lua.

“O lugar mais barato para implantar IA será no espaço dentro de 36 meses”, disse Musk em um podcast apresentado pelo cofundador da Stripe, John Collison, na semana passada.

ele não está sozinho. O chefe de computação da xAI supostamente apostou com autoridades da Anthropic que 1% da computação mundial estará no caminho certo até 2028. O Google (que tem uma grande participação na SpaceX) anunciou um esforço de IA espacial chamado Projeto Suncatcher que lançará um protótipo de veículo em 2027. StarCloud, uma startup que arrecadou US$ 34 milhões com o apoio do Google e Andreessen Horowitz, apresentou seu próprio plano. Na semana passada, havia 80.000 constelações de satélites. Até Jeff Bezos diz que este é o futuro.

Mas por trás de todo esse hype, o que é realmente necessário para configurar um data center no espaço?

Numa primeira análise, os data centers terrestres atuais ainda são mais baratos que os data centers orbitais. Engenheiro espacial Andrew McCallip calculadora útil Compare os dois modelos. Seus resultados básicos mostram que um data center orbital de 1 Gw poderia custar US$ 42,4 bilhões. Isto é quase três vezes mais que um data center terrestre, graças ao custo inicial de construção do satélite e lançamento em órbita.

Mudar esta equação exigirá desenvolvimento tecnológico multidisciplinar, investimento de capital significativo e esforço significativo na cadeia de fornecimento de componentes de nível espacial, dizem os especialistas. Depende também do aumento dos custos no local, à medida que o aumento da procura sobrecarrega os recursos e as cadeias de abastecimento.

Projeto e lançamento de satélite

O principal impulsionador de qualquer modelo de negócio espacial é quanto custa lançar algo no espaço. A SpaceX de Musk já reduziu o custo para chegar à órbita, mas os analistas que analisam o que seria necessário para tornar um centro de dados orbital uma realidade precisam de preços ainda mais baixos para que o caso de negócio funcione. Em outras palavras, embora um data center de IA possa parecer falar de uma nova linha de negócios antes do IPO da SpaceX, o plano depende da conclusão da Starship, o projeto inacabado mais antigo da empresa.

Considere que o custo para orbitar um Falcon 9 reutilizável é atualmente de cerca de US$ 3.600 por kg. De acordo com o whitepaper do Projeto Suncatcher, os data centers espaciais exigirão preços próximos a US$ 200 por kg, uma melhoria de 18 vezes esperada na década de 2030. Mas a esse preço, a energia fornecida pelos satélites Starlink hoje é competitiva em termos de custos com os data centers terrestres.

Espera-se que o foguete Starship de próxima geração da SpaceX proporcione essas melhorias, e nenhum outro foguete em desenvolvimento promete economias comparáveis. No entanto, a espaçonave ainda não está operacional e nem sequer atingiu a órbita. A terceira versão do Starship deverá ser lançada pela primeira vez nos próximos meses.

Mas mesmo que a Starship fosse totalmente bem-sucedida, a premissa de ser capaz de oferecê-la imediatamente aos clientes a preços baixos poderia não passar no teste do cheiro. Economistas da empresa de consultoria Rational Futures defendem de forma convincente que, tal como aconteceu com o Falcon 9, a SpaceX não cobrará significativamente menos do que o seu maior concorrente, ou a empresa estará a deixar o seu dinheiro em risco. Por exemplo, se o foguete New Glenn da Blue Origin for vendido por US$ 70 milhões, a SpaceX não aceitará missões Starship para clientes externos por muito menos do que isso, que é mais do que o construtor do data center espacial assumiu publicamente.

“Ainda não temos foguetes suficientes para lançar um milhão de satélites, então ainda estamos muito longe disso”, disse Matt Gorman, CEO da Amazon Web Services, em um evento recente. “Se você pensar no custo de levar uma carga útil ao espaço hoje, ele é enorme. Simplesmente não é econômico.”

Ainda assim, se o lançamento é a ruína de todos os negócios espaciais, o segundo desafio são os custos de produção.

“Neste ponto, sempre pensamos que a Starship custará centenas de dólares por quilograma”, disse Makarip ao TechCrunch. “As pessoas não levam em conta que os satélites custam atualmente perto de US$ 1.000 por quilograma.”

O custo de fabricação de um satélite representa a maior parte de seu preço, mas se satélites de alta potência puderem ser construídos por cerca de metade do custo dos atuais satélites Starlink, os números começam a fazer sentido. A SpaceX está fazendo grandes avanços na economia dos satélites enquanto constrói a Starlink, sua rede de comunicações recorde, e espera alcançar ainda mais em escala. Uma das razões por trás de 1 milhão de satélites é, sem dúvida, a redução de custos através da produção em massa.

Ainda assim, os satélites utilizados para estas missões devem ser suficientemente grandes para satisfazer os requisitos complexos de funcionamento de poderosas GPUs, incluindo grandes painéis solares, sistemas de gestão térmica e ligações de comunicação baseadas em laser para receber e distribuir dados.

um Livro branco de 2025 O Projeto Suncatcher fornece uma maneira de comparar data centers terrestres e espaciais por custos de energia, a entrada básica necessária para operar um chip. No terreno, os data centers gastam aproximadamente US$ 570 a US$ 3.000 por ano por 1 Kw de energia, dependendo dos custos locais de energia e da eficiência do sistema. Os satélites Starlink da SpaceX são alimentados por painéis solares a bordo, mas o custo para adquirir, lançar e manter essas espaçonaves é de US$ 14.700 por Kw de energia por ano. Simplificando, para serem competitivos em termos de custos com a energia medida, os satélites e os seus componentes precisam de ser significativamente mais baratos.

O ambiente espacial não pode ser enganado.

Os defensores dos data centers orbitais costumam dizer que o gerenciamento térmico é “gratuito” no espaço, mas isso é uma simplificação exagerada. Sem atmosfera, seria realmente mais difícil dispersar o calor.

“A simples dissipação desse calor na escuridão do espaço depende de radiadores muito grandes, por isso há uma enorme área de superfície e massa para gerir, o que reconhecemos ser um dos principais desafios, especialmente a longo prazo”, disse Mike Safian, executivo da Planet Labs, que está a construir um protótipo de satélite para o Google Suncatcher, com lançamento previsto para 2027.

Além do vácuo do espaço, os satélites de IA também devem lidar com a radiação cósmica. Os raios cósmicos também podem degradar os chips ao longo do tempo e causar erros de “inversão de bits” que podem corromper os dados. Os chips podem ser protegidos com blindagens, usar componentes resistentes à radiação ou operar em série com verificação redundante de erros, mas todas essas opções envolvem um dispendioso comércio de massa. Ainda assim, o Google usou feixes de partículas para testar os efeitos da radiação em suas Unidades de Processamento Tensor, chips projetados especificamente para aplicações de aprendizado de máquina. Os executivos da SpaceX disseram nas redes sociais que a empresa adquiriu o acelerador de partículas exatamente para esse fim.

Outro desafio vem dos próprios painéis solares. A lógica deste projeto é a arbitragem energética. Colocar painéis solares no espaço pode ser cinco a oito vezes mais eficiente do que na Terra e, se você estiver na órbita certa, poderá ver o Sol mais de 90% do dia, aumentando a eficiência. A eletricidade é o principal combustível para os chips, portanto, mais energia = data centers mais baratos. Mas mesmo os painéis solares ficam mais complicados no espaço.

Painéis solares com classificação espacial feitos de elementos de terras raras são duráveis, mas muito caros. Os painéis solares feitos de silício são baratos e cada vez mais populares no espaço, como os usados ​​pela Starlink e Amazon Kuiper, mas degradam-se muito mais rapidamente devido à radiação cósmica. Isto limitaria a vida útil dos satélites de IA a cerca de cinco anos, o que significa que teriam de obter um retorno do investimento mais rápido.

Ainda assim, alguns analistas acham que não é grande coisa com base na rapidez com que as novas gerações de chips chegam ao mercado. “Mesmo depois de cinco ou seis anos, não será lucrativo em dólares por quilowatt-hora, porque não é de ponta”, disse o CEO da StarCloud, Philip Johnston, ao TechCrunch.

Danny Field, executivo da Celestial, uma startup que fabrica painéis solares de silício com classificação espacial, disse que a indústria vê os data centers orbitais como um importante impulsionador do crescimento. Ele disse que está conversando com diversas empresas sobre possíveis projetos de data centers e que “qualquer empresa grande o suficiente para ter um sonho está pelo menos considerando-o”. Mas como engenheiro de longa data em design de naves espaciais, ele não descarta os desafios desses modelos.

“É sempre possível extrapolar a física para um tamanho maior”, disse Field. “Estou ansioso para ver como algumas dessas empresas chegarão ao ponto em que isso fará sentido do ponto de vista econômico e o caso de negócios será encerrado.”

Como os data centers espaciais se enquadram?

Há uma pergunta sem resposta em relação a esses data centers. A questão é o que fazer com o data center. Eles são de uso geral, para inferência ou para treinamento? Com base nos casos de uso existentes, eles podem não ser totalmente compatíveis com data centers terrestres.

O principal desafio ao treinar novos modelos é fazer com que milhares de GPUs trabalhem juntas bastante. A maior parte do treinamento de modelos não é distribuída e ocorre em data centers separados. Os hiperscaladores estão trabalhando para mudar isso e aumentar o poder de seus modelos, mas isso ainda não foi alcançado. Da mesma forma, o treinamento no espaço requer coerência entre GPUs em vários satélites.

A equipe do Projeto Suncatcher do Google aponta que os data centers terrestres da empresa conectam redes TPU a centenas de gigabits por segundo de taxa de transferência. Atualmente, os links de comunicação intersatélite mais rápidos que usam lasers só podem atingir cerca de 100 Gbps.

Isso levou à arquitetura interessante do Suncatcher. Isso exigiria voar 81 satélites em formação e levá-los a uma distância suficiente para usar os tipos de transceptores usados ​​pelos data centers terrestres. Claro, isso traz seus próprios desafios. A autonomia é necessária para garantir que cada espaçonave permaneça na estação correta, mesmo que sejam necessárias manobras para evitar detritos orbitais ou outra espaçonave.

Ainda assim, nossa pesquisa oferece os seguintes avisos: Embora o trabalho de inferência possa resistir a ambientes de radiação orbital, são necessárias mais pesquisas para compreender o impacto potencial de inversões de bits e outros erros nas cargas de trabalho de treinamento.

As tarefas de inferência não exigem que milhares de GPUs funcionem simultaneamente. Este trabalho provavelmente poderia ser feito usando dezenas de GPUs em um único satélite. Essa arquitetura é uma espécie de produto mínimo viável e pode ser o ponto de partida para um negócio de data center orbital.

“O treinamento no espaço não é ideal”, disse Johnston. “Acho que quase todas as cargas de trabalho de inferência serão feitas no espaço”, diz ele, imaginando tudo, desde agentes de voz de atendimento ao cliente até consultas ChatGPT sendo computadas em órbita. Ele disse que o primeiro satélite de IA da empresa já está gerando receita ao realizar inferências em órbita.

Embora existam poucos detalhes no documento FCC da empresa, parece que a frota de centros de dados orbitais da SpaceX deverá fornecer cerca de 100 kW por tonelada de potência computacional, cerca de duas vezes mais que os actuais satélites Starlink.28 As naves espaciais trabalham interligadas e partilham informações utilizando a rede Starlink. O aplicativo afirma que o link laser da Starlink pode atingir uma taxa de transferência de nível de petabit.

No caso da SpaceX, a recente aquisição da xAI pela empresa (que está construindo seu próprio data center terrestre) lhe dará uma posição em data centers terrestres e orbitais para ver a qual cadeia de suprimentos ela pode se adaptar mais rapidamente.

Esta é a vantagem das operações de ponto flutuante fungíveis por segundo, se você conseguir fazê-las funcionar. “Um fracasso é um fracasso e não importa onde esteja”, disse McAlip. “[A SpaceX]pode crescer até atingir gargalos de licenciamento de solo e de investimento de capital, e então voltar às implantações espaciais.”

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