La corsa all’IA guarda allo spazio. Google testa i chip per i data center orbitali

Portare i data center fuori dal pianeta Terra e costruire nello spazio una nuova infrastruttura per l’Intelligenza artificiale. È la scommessa di Google con Project Suncatcher, un progetto di ricerca che ora sta per affrontare il suo primo vero test in orbita per capire se, un giorno non troppo lontano, sarà possibile realizzare infrastrutture di calcolo abbastanza grandi e resistenti da accompagnare la corsa a modelli di IA sempre più affamati di potenza di calcolo.

Google comincerà con un satellite prototipo, realizzato insieme alla società satellitare Planet, che verrà lanciato a bordo della prossima missione Transporter-18 di SpaceX, prevista per ottobre 2026. A bordo ci saranno le Tensor Processing Unit (TPU), acceleratori progettati da Google per eseguire le operazioni richieste dai sistemi di machine learning e già utilizzati nei suoi data center. Per la prima volta verranno messe alla prova direttamente in orbita, in condizioni di forte stress, dove dovranno resistere alle vibrazioni del lancio, alle radiazioni, al vuoto e alle forti escursioni termiche, raccogliendo i primi dati utili a capire se l’hardware che oggi lavora sulla Terra possa un giorno funzionare anche nello spazio.

Ovviamente, non stiamo ancora parlando di un data center orbitale, ma di un primo esperimento condotto in uno degli ambienti più ostili immaginabili per l’hardware di calcolo, tra radiazioni, vuoto, temperature estreme e assenza di aria per disperdere il calore, condizioni che rendono molto più difficile far funzionare in orbita ciò che sulla Terra opera in spazi progettati e controllati proprio per proteggerlo.

Il Sole sarà il motore dei data center nello spazio

Project Suncatcher nasce nel 2025 come uno dei cosiddetti “moonshot” di Google, il nome con cui l’azienda indica i progetti più ambiziosi e complessi, quelli che guardano molto lontano ma partono da problemi ancora tutti da risolvere, quasi al limite della fantascienza. Nel caso di Suncatcher, il traguardo è portare una parte della capacità di calcolo fuori dalla Terra, distribuendola tra costellazioni di satelliti alimentati dal Sole, ciascuno con decine di TPU a bordo e collegato agli altri attraverso comunicazioni ottiche, fino a creare nello spazio una grande infrastruttura capace di lavorare come un unico sistema.

“La prima reazione di molti è pensare che sia un’idea folle e che debba esserci un motivo per cui non può funzionare - commenta Travis Beals, Senior Director e Project Suncatcher Lead di Google - Noi abbiamo cercato proprio quel motivo e abbiamo scoperto che, almeno in linea di principio, l’idea è possibile. Il Sole è la fonte di energia più abbondante del nostro sistema solare e, se l’obiettivo è sfruttarla su larga scala nel modo più efficiente possibile, portare l’infrastruttura di calcolo nello spazio, nell’orbita giusta, diventa una possibilità naturale da esplorare”.

A rendere interessante l’orbita è soprattutto l’energia. Secondo Google, nelle condizioni giuste un pannello solare può produrre fino a otto volte più energia di un pannello analogo sulla Terra, grazie a un’esposizione al Sole continua e senza nuvole o atmosfera a limitarne il rendimento. In teoria, quindi, lo spazio potrebbe diventare un luogo in cui portare una parte del fabbisogno energetico e della capacità di calcolo richiesta dall’Intelligenza artificiale, invece di concentrarla interamente sulla Terra.

“In fondo, Project Suncatcher parte da una domanda semplice: come possiamo far crescere in modo efficiente l’infrastruttura per l’IA attraverso data center orbitali, sfruttando l’energia del Sole? - spiegaMaria Biggs, Director of Engineering di Google - Abbiamo studiato diverse orbite e quella alba-tramonto è particolarmente adatta perché permette ai pannelli solari di ricevere luce quasi ininterrottamente”.

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Prima dei data center orbitali, la sfida è sopravvivere allo spazio

Ma prima di pensare a reti di satelliti, laser e data center in orbita c’è un problema molto più immediato da risolvere, ossia capire se i chip riescono ad arrivarci interi. Il viaggio verso l’orbita terrestre bassa dura pochi minuti, ma in quel breve intervallo il satellite viene sottoposto a vibrazioni violentissime e ad accelerazioni che possono raggiungere dieci volte la forza di gravità, mentre sui singoli componenti le sollecitazioni possono salire fino a 50 o 100 g.

Per capire se l’hardware possa reggere un simile stress, Google lo ha montato su sistemi capaci di riprodurre le vibrazioni di un lancio e lo ha sottoposto a test lungo tutti e tre gli assi. I primi risultati sono stati positivi, ma superare il viaggio sul razzo è soltanto l’inizio.

Una volta fuori dalla protezione dell’atmosfera terrestre entrano in gioco particelle ad alta energia, eventi solari e raggi cosmici che possono interferire con i componenti, alterare un singolo bit oppure provocare nel tempo danni permanenti. Le TPU Trillium sono quindi state portate al Crocker Nuclear Laboratory della University of California, Davis, dove i ricercatori le hanno esposte a un fascio di protoni mentre continuavano a svolgere operazioni di calcolo tipiche dei sistemi di Intelligenza artificiale, per verificare se le radiazioni potessero provocare errori durante l’elaborazione.

Secondo Google, hanno resistito a una dose totale di radiazioni superiore a quella prevista durante cinque anni di permanenza nello spazio. La prova più importante resta però quella in orbita, quando l’hardware dovrà lasciare le condizioni controllate del laboratorio e confrontarsi direttamente con l’ambiente spaziale.

Come raffreddare un data center dove non c’è aria?

Se i chip riusciranno a sopravvivere al viaggio e all’ambiente orbitale, resterà da affrontare un’altra sfida non meno complessa: come raffreddare un data center dove non c’è aria? Sulla Terra i processori vengono raffreddati usando aria e liquidi, ma nello spazio questa soluzione non basta e il problema diventa molto più difficile, perché le TPU concentrano molta potenza in uno spazio ridotto e rischiano di surriscaldarsi.

Google sta quindi valutando sistemi di raffreddamento in cui il calore prodotto dai chip viene trasferito verso radiatori esterni, incaricati di disperderlo nello spazio. Prima del lancio, questi sistemi vengono provati in camere a vuoto termico che simulano le condizioni dell’orbita, ma la verifica decisiva arriverà solo in volo.

I radiatori riescono a disperdere qualche centinaio di watt per metro quadrato, mentre una TPU può generare migliaia di watt in uno spazio che, come spiegano i ricercatori, sta praticamente nel palmo di una mano. Un futuro data center orbitale avrebbe quindi bisogno di superfici molto grandi dedicate soltanto a smaltire il calore prodotto dai chip.

Un data center senza cavi

L’addestramento e l’esecuzione dei modelli di Intelligenza artificiale più complessi richiedono che molti chip lavorino insieme e si scambino enormi quantità di dati in tempi rapidissimi. Nello spazio, però, non è possibile collegare un satellite all’altro con la fibra ottica e per questo Project Suncatcher punta sui laser, usando la luce per far comunicare tra loro i diversi elementi della costellazione.

Le comunicazioni ottiche tra satelliti esistono già, ma qui la sfida è diversa. I sistemi tradizionali sono pensati soprattutto per collegamenti su grandi distanze e con quantità di dati più limitate, mentre un data center distribuito nello spazio richiederebbe una larghezza di banda molto elevata tra satelliti relativamente vicini. Il motivo è che i chip dovrebbero lavorare come se facessero parte dello stesso data center, scambiandosi continuamente dati senza rallentamenti significativi. Basta quindi una connessione meno stabile o troppo lenta per perdere parte del vantaggio del calcolo distribuito.

In laboratorio Google è già riuscita a trasmettere 800 gigabit al secondo in ciascuna direzione, ma in orbita la difficoltà sarà mantenere stabile il collegamento mentre i satelliti si muovono. Secondo i ricercatori, è un po’ come colpire un bersaglio grande quanto una moneta da chilometri di distanza, mentre sia il bersaglio sia chi lo punta sono in movimento. Per riuscirci, ogni satellite dovrà conoscere con grande precisione la propria posizione e quella degli altri elementi della costellazione.

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