Стартап Lonestar Data Holdings, по сообщению Reuters, намерен в феврале нынешнего года запустить первый в истории лунный микро-ЦОД. Эта система, по задумке компании, обеспечит ряд преимуществ перед традиционными наземными дата-центрами, включая непревзойденную безопасность и энергетическую эффективность.

Lonestar Data Holdings из Флориды разрабатывает технологии хранения и обработки данных на Луне. Такой подход гарантирует исключительную физическую безопасность оборудования, а также защиту от стихийных бедствий и конфликтов, которые могут поставить под угрозу данные, хранящиеся на Земле.

Стартап опробовал свои решения на борту Международной космической станции (МКС) в 2021 году и на базе лунного посадочного модуля Odysseus («Одиссей») в 2024-м. В рамках намеченной на февраль нынешнего года миссии Lonestar Data Holdings намерена использовать ракету SpaceX Falcon 9 для запуска полностью функциональной системы Freedom Data Center, интегрированной с лунным модулем Athena компании Intuitive Machines. Питание лунный ЦОД будет получать от солнечных батарей. В состав дата-центра включены высоконадёжные твердотельные накопители.

Источник изображения: Lonestar Data Holdings

В число первых клиентов Lonestar Data Holdings, которые изъявили желание хранить свою информацию на Луне, вошли власти штата Флорида, правительство острова Мэн, фирма Valkyrie, занимающаяся разработкой ИИ, и американская поп-рок-группа Imagine Dragons.

Вместе с тем отмечается, что создание лунного дата-центра сопряжено с рядом серьёзных трудностей и ограничений. Это, в частности, суровые условия эксплуатации, фактическая невозможность оперативного обслуживания и высокие расходы. Кроме того, существуют риски, связанные с собственно запуском оборудования в космос. Поэтому информацию, хранящуюся в базе лунного ЦОД, планируется дублировать на объекте Flexential в Тампе (штат Флорида).

Добавим, что в марте 2023 года Lonestar Data Holdings привлекла $5 млн от Scout Ventures, Seldor Capital, 2 Future Holding, The Veteran Fund, Irongate Capital, Atypical Ventures и KittyHawk Ventures. Позднее стартап получил на развитие ещё $825 тыс. В общей сложности на сегодняшний день Lonestar собрала почти $10 млн.

В начале февраля 2024 года ракета поразила судно Rubymar в Красном море. Повреждённое судно тонуло неделями, на 70 км протащив за собой якорь, разорвавший три интернет-кабеля, на которые приходилось четверть интернет-трафика между Европой и Азией. На ремонт кабелей ушли месяцы. Теперь в рамках проекта HEIST в НАТО начали тестировать систему перенаправления трафика через околоземное пространство, сообщает IEEE Spectrum.

На подводные волоконно-оптические линии связи приходится более 95 % межконтинентального интернет-трафика. Общая протяжённость 500-500 кабелей, проложенных по дну, составляет 1,2 млн км. По некоторым оценкам, ВОЛС обеспечивают финансовые транзакции более чем на $10 трлн ежедневно. Сами кабели находятся глубоко, они довольно тонкие и, по сути, не имеют никакой защиты на глубине. Если значительный ущерб может нанести повреждение одного или нескольких кабелей, то настоящая катастрофа для владельцев и пользователей может произойти, если атака произойдёт на государственном уровне.

Источник изображения: HEIST

Поэтому НАТО запустила пилотный проект HEIST (hybrid space-submarine architecture ensuring infosec of telecommunications). HEIST должен помочь в быстром определении точного местоположения повреждённого участка кабеля. Кроме того, проект направлен на создание «обходных путей» передачи данных в случае обрыва. В числе прочего предусматривается и передача информации через спутники на орбите.

В 2025 году планируется начать испытания на южном побережье Швеции — интеллектуальные системы, возможно, позволят определять места разрывов с точностью до метра. Кроме того, будут вестись работы над протоколами быстрого перенаправления данных на доступные спутники. Также эксперты будут разбираться в правилах использования подводных кабелей — пока нет единого органа, контролирующего их работу. В проекте приняли участие исследователи из Исландии, Швеции, Швейцарии, США и других стран.

Источник изображения: Submarine Cable Map

В TeleGeography напоминают, что безо всяких диверсий ежегодно происходит около 100 обрывов кабелей. Большинство из них устраняются специально оборудованными судами. На весьма дорогой ремонт может уйти от нескольких дней, недель или месяцев. В некоторых случаях речь может идти даже о годах. До сих пор у операторов связи и даже некоторых стран не было альтернатив на случай обрыва. Например, Исландию, на базе ЦОД которой работают многие финсервисы и выполняется много облачных вычислений, связывают с Европой и Северной Америкой всего четыре кабеля.

Спутники способны помочь в передаче данных, но главным ограничением является их малая пропускная способность, которая на порядки меньше, чем у оптоволокна — единицы Гбит/с против десятков или сотен Тбит/с. HEIST предполагает развитие спутниковой связи, в том числе с использованием лазеров для коммуникаций. Над похожими проектами работают NASA, Starlink и Amazon. В NASA уверены, что лазеры смогут ускорить передачу минимум в 40 раз.

Впрочем, это всё ещё далеко до пропускной способности кабелей, да и лазеры имеют ряд технических ограничений, мешающих повсеместному применению. Над повышением пропускной способности и сокращением времени задержки и будут работать в HEIST, хотя пока ни один из способов не является панацеей. Заявляется, что вся работа HEIST будет максимально публичной — люди смогут активно обсуждать и критиковать идеи, и способствовать его быстрому развитию.

Пока многие операторы ЦОД бьются за место и ресурсы для своих дата-центров на Земле, стартап Lumen Orbit трудится над созданием гигантских гигаваттных дата-центров на земной орбите. По словам компании, работа уже началась — первый спутник компании отправится в космос в 2025 году. Он, как ожидается, получит на два порядка более мощные ускорители, чем те, что когда-либо отправлялись в космос. Информация о проекте Lumen Orbit появилась ещё весной, но теперь обнародованы новые подробности.

Как сообщается в материалах компании, будущие ЦОД гиперскейл-класса будут серьёзно нагружать энергосети (и уже делают это сегодня), станут потреблять немало питьевой воды, а их работа будет всё хуже сочетаться с законами и правилами регуляторов «западного» мира. Другими словами, многогигаваттные ЦОД будет чрезвычайно трудно строить. Поэтому Lumen Orbit предлагает размещать дата-центры на околоземной орбите, лежащей в плоскости терминатора. Таким образом, солнечные элементы питания будут всегда освещены, а радиаторы пассивного охлаждения всегда в тени. А космическое излучение здесь не так сильно, чтобы быстро выводить из строя электронику.

Источник изображений: Lumen Orbit

Одно из важнейших свойств решения Lumen Orbit — возможность почти бесконечного масштабирования из-за минимума регуляторных запретов и ограничений на потребляемые ресурсы, говорит компания. Согласно расчётам, солнечная энергия в космосе будет обходиться в $0,002/кВт∙ч, тогда как электричество в США, Великобритании и Японии сегодня в среднем стоит $0,045, $0,06 и $0,17 за кВт∙ч соответственно. Кроме того, вода в космосе совершенно не понадобится, а системы пассивного охлаждения (путём излучения) будут многократно эффективнее и стабильнее земных аналогов. Не понадобятся и резервные источники питания.

Компания уже разработала и начала строительство первого космического аппарата. Разработан концептуальный дизайн микро-ЦОД, развёртывание которых запланировано на 2026 год,. Также планируется запуск крупного дата-центра Hypercluster — это будет возможно, когда начнётся коммерческая эксплуатация кораблей уровня SpaceX Starship. Сообщается, что уже заключены меморандумы о взаимопонимании, предполагающие использование ускорителей NVIDIA H100 в космосе.

В компании утверждают, что для обучения больших языковых моделей вроде Llama 5 или GPT-6 в 2027 году потребуются 5-ГВт кластеры, которые создадут огромную нагрузку на электростанции и энергосети. Но в космосе можно будет создавать компактные модульные 3D-структуры. Передача данных может осуществляться с помощью лазеров. Более того, возможна совместимость с системами вроде Starlink, а когда необходимо — даже переброс данных специальными шаттлами. Об астрономах тоже не забыли — космические ЦОД будут заметны в основном на рассветах и закатах.

Lumen Orbit предлагает отправлять укомплектованные контейнеры с серверами и всем необходимым оборудованием, который имеют универсальный порт для питания, сети, охлаждения и т.д. Через этот порт они подключаются к единой «шине». ЦОД мощностью 5 ГВт потребует развёртывание солнечных элементов размером приблизительно 4 × 4 км. Подходящие панели уже выпускаются и стоят порядка $0,03/Ватт. Тяжёлые ракеты будущего смогут поднимать на орбиту около 100 т. Этого достаточно для доставки модуля с 300 наполовину заполненными стойками (остальное пойдёт на вспомогательные системы).

На 5-Гвт ЦОД ориентировочно потребуется менее 100 запусков при цене до $10/кг, а одной многоразовой ракеты будет достаточно для вывода на орбиту большого ЦОД за два-три месяца. Размещение на оптимальных орбитах и отсутствие некоторых агрессивных факторов влияния от нестабильных температур до окисления воздухом позволят эксплуатировать ЦОД в течение 15 лет, а многие компоненты можно будет использовать и после этого срока, говорит компания.

Впрочем, в намерении Lumen Orbit нет ничего уникального. Ещё в конце 2023 года появлялась информация о том, что Axiom Space намерена построить космический дата-центр. Космический буксир Blue Ring Джеффа Безоса (Jeff Bezos) должен выполнять функции ЦОД, группировку спутников-суперкомпьютеров намерены создать даже итальянские военные, аналогичные проекты вынашивают и другие компании. Lumen Orbit тем временем получила финансовую поддержку от Y Combinator и NVIDIA.

Военно-морские силы США успешно реализовали пилотный проект, предусматривающий подключение военных кораблей к облачным сервисам. По данным Datacenter Dynamics, работоспособность концепции, предусматривающей передачу в облако терабайт данных ежедневно, изучили на примере авианосца «Авраам Линкольн».

Облачный проект Flank Speed Edge с тысячами пользователей — это одно из расширений проекта Flank Speed, предусматривающего совместную работу в облаке многих представителей военного и государственного аппарата. Возможность масштабной передачи данных обеспечена спутниковыми сервисами Proliferated Low Earth Orbit (P-LEO). Находящиеся на низкой околоземной орбите спутники могут общаться в том числе и друг с другом.

Источник изображения: Clint Davis/Public Domain

В ходе пилотного проекта ВМС организовали спутниковое соединение гигабитного класса — возможна передача 3–5 Тбайт данных ежедневно. Например, можно использовать IP-телефонию, передавать данные в целях обучения, для медицинских сервисов, снабжения. При этом отмечается, что в случае необходимости все эти сервисы могут быть отключены без потери функциональности корабля. Вся спутниковая инфраструктура вместе с набортной сетью Wi-Fi может управляться всего тремя моряками. Проект также позволяет обновлять бортовое ПО без необходимости захода в порт.

Отмечается, что иногда высокоскоростные соединения необходимо отключать, поскольку P-LEO обеспечивает безопасную передачу только не особенно секретных данных. При этом инфраструктура разработана таким образом, что способна использовать многочисленные механизмы подключения, включая военную группировку SATCOM и Starlink. Дополнительно ВМС внедряют систему Flank Speed Edge на береговых объектах, испытывающих трудности с традиционными вариантами подключения, включая, например, штаб-квартиру Пятого флота США в Бахрейне.

В ходе недавнего отчёта о доходах председатель Oracle Ларри Эллисон (Larry Ellison) поднял вопрос о возможности использования микро-ЦОД на кораблях и даже подводных лодках. По его словам, скоро компания сможет обеспечить работу полноценного облака Oracle Cloud всего на шести стойках половинной высоты, которые можно разместить где угодно — в том числе на подводных и надводных кораблях. По мнению Эллисона, такое не может предложить никакая другая компания. При этом все облака Oracle идентичны и поддерживают все сервисы Oracle, отличаясь только масштабом.

Компании Phantom Space и Assured Space Access договорились о сотрудничестве для создания облачного сервиса в космосе. По данным Datacenter Dynamics, облако Phantom Cloud будет служить резервным хранилищем данных для сторонних космических аппаратов и упростит передачу информации на Землю.

В рамках соглашения Assured Space разработает и построит телекоммуникационное оборудование для 66 спутников группировки Phantom Cloud. Партнёры будут совместно работать над созданием, запуском и эксплуатацией новой группировки. В результате предполагается сформировать сеть, к которой смогут получать доступ другие спутники для трансляции данных на Землю в режиме реального времени. В соцсети X сообщалось, что облако Phantom Cloud должно стать «AWS для космоса», обеспечивая M2M-коммуникации и комбинируя соответствующие услуги с вычислениями и облачным хранилищем на орбите.

Источник изображения: Phantom Space

Более того, по словам одного из основателей и главы Phantom Space Джима Кантрелла (Jim Cantrell), который участвовал в создании SpaceX, компании хотят обеспечить базовую функциональность наземных телекоммуникационных станций непосредственно в космосе. Предполагается, что проект станет дополнением группировки Starlink, но его участники будут уделять приоритетное внимание межмашинным коммуникациям, а не людей.

По некоторым данным, Phantom Space на сегодня привлекла $27,7 млн инвестиций. Помимо разработки спутников она создаёт и космические аппараты, способные нести грузы различных типов.

Идея не вполне уникальна. Космос привлекает всё большее внимание операторов ЦОД и облачных компаний. Например, в марте сообщалось, что Lumen Orbit намерена развернуть над Землёй сеть собственных ЦОД, а стартап Aethero намерен стать «Intel или NVIDIA в космической индустрии», создавая защищённые от экстремальных условий компьютеры.

Российский хостинг-провайдер RuVDS и компания Positive Technologies сообщили о запуске состязания по спортивному хакингу в формате CTF (Capture the Flag). Особенность мероприятия заключается в том, что участникам предстоит взломать спутник-сервер, который начал работу на орбите Земли в текущем месяце.

Пусковой контейнер со спутником RuVDS был доставлен в космос ракетой-носителем «Союз-2.1б» 27 июня. Подготовкой миссии занималась компания «Стратонавтика», которая разработала «материнский» спутник — «СтратоСат ТК-1». Космический аппарат позволит исследователям изучить работу оборудования, в условиях невесомости, высокой радиации и экстремальных температур.

Анонсированные хакерские CTF-состязания включают в себя семь заданий, для выполнения которых участникам потребуется продемонстрировать знание различных аспектов информационной безопасности. Кроме того, энтузиастам предстоит взломать ИИ-систему на основе языковой модели ChatGPT.

Источник изображения: RuVDS

Участникам будут предложены задачи, разработанные специально для CTF-мероприятия, которое проходило на Positive Hack Days в мае 2023 года. Отмечается, что задания разрабатывались таким образом, чтобы объединить интересы самой разной аудитории — от радиолюбителей до опытных хакеров.

Новое состязание стартовало сегодня — оно продлится приблизительно 90 часов. Для участия в хакатоне не требуется регистрация, но сам он начнется неожиданно. Победитель получит денежное вознаграждение от RuVDS, а наиболее отличившиеся участники соревнований — подарки от Positive Technologies.

UPD: впоследствии выяснилось, что возник сбой, из-за которого RuVDS не полностью удалось реализовать задуманные проекты.

Периферийные вычисления подразумевают работу достаточно мощных серверов в нестандартных условиях. Казалось бы, 400 километров — не такое уж большое расстояние. Но если это высота орбиты космической станции, то более «периферийное» место найти будет сложно. А ведь если человечество планирует и далее осваивать космос, оно неизбежно столкнётся и с проблемами, свойственными космическим ЦОД.

Первый космический суперкомпьютер, как его окрестили создатели из HPE, появился в 2017 году и успешно проработал на орбите 615 дней. Инженеры учли выявленные особенности работы такой системы на орбите и в прошлом году отправили на МКС Spaceborne-2 (SBC-2), который стал вдвое производительнее предшественника.

HPE Spaceborne-1

Хотя SBC-2 по земным меркам и невелик и состоит всего из двух вычислительных узлов (HPE Edgeline EL4000 и HPE ProLiant DL360 Gen10, совокупно чуть более 2 Тфлопс), это самая мощная компьютерная система, когда-либо работавшая в космосе. К тому же, это единственная космическая вычислительная система, оснащённая ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

HPE Spaceborne-2 (Изображения: HPE)

Теперь же HPE сообщает, что эта машина меньше чем за год помогла в проведении 24 важных научных экспериментов. Всё благодаря достаточно высокой производительности. Одним из первых стал стал анализ генов — обработка данных непосредственно на орбите позволила снизить объём передаваемой информации с 1,8 Гбайт до 92 Кбайт. Но это далеко не единственный результат.

Так, ИИ-ускорители были задействованы для визуального анализа микроскопических повреждений скафандров, используемых для выхода в открытый космос. Они же помогли в обработке данных наблюдения за крупными погодными изменениями и природными катаклизмами. Также был проведён анализ поведения металлических частиц при 3D-печати в невесомости, проверена возможность работы 5G-сетей космических условиях, ускорены расчёты требуемых объёмов топлива для кораблей и т.д.

Ряд проблем ещё предстоит решить: в частности, в условиях повышенной космической радиации существенно быстрее выходят из строя SSD, что естественно для технологии, основанной на «ловушках заряда». По всей видимости, для дальнего космоса целесообразнее будет использовать накопители на базе иной энергонезависимой памяти. Впрочем, при освоении Луны или Марса полагаться на земные ЦОД тоже будет трудно, а значит, достаточно мощные вычислительные ресурсы придётся везти с собой.

Бытует мнение, что в космической отрасли используется всё самое лучшее, включая компьютерные компоненты. Это не совсем так: вы не встретите в космических аппаратах 18-ядерных Xeon и ускорителей Tesla. Во-первых, энергетические резервы за пределами Земли строго ограничены, и даже на МКС никто не будет тратить несколько киловатт на питание «космического суперкомпьютера». Во-вторых, практически вся электроника, работающая за пределами атмосферы, выпускается в специальном радиационно-стойком исполнении. Чаще всего за счёт техпроцессов «кремний на диэлектрике» (SOI) и «сапфировая подложка» (SOS), используется также биполярная логика вместо менее стойкой к внешним излучениям CMOS.

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мощными в космосе считаются такие решения, как BAE Systems серии RAD, особенно новая RAD5500 (от 1 до 4 ядер, 45-нм SOI, PowerPC, 64 бита). Четырёхъядерный вариант RAD5545 развивает производительность более 3,7 гигафлопс при потреблении около 20 ватт. Иными словами, вычислительные мощности в космосе тоже растут, но совсем иными темпами, нежели на Земле. Тому подтверждением служит недавно вступивший в строй на борту Международной космической станции компьютер HPE Spaceborne. Если на Земле мощность суперкомпьютеров измеряется десятками и сотнями петафлопс, то Spaceborne куда скромнее — судя по проведённым тестам, его вычислительная мощность достигает 1 терафлопса. Достигнута она путём сочетания современных процессоров Intel с ускорителями NVIDIA Tesla P100 (NVLink-версия).

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Для космических систем это большое достижение, и не стоит иронизировать над этим показателем производительности. Интересно, что сама по себе система Spaceborne, доставленная на борт станции миссией SpaceX CRS-12, является своего рода экспериментом на тему «как чувствуют себя в космосе обычные компьютерные комплектующие». Это связка из двух серверов HPE Apollo 40 на базе Intel Xeon, объединённая сетью со скоростью 56 Гбит/с. 14 сентября на систему было подано питание (48 и 110 вольт), а недавно проведены первые тесты High Performance LINPACK.

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Пока Spaceborne не будет использоваться для анализа научных данных или управления какими-либо системами станции. Его миссия — продемонстрировать то, насколько живучи обычные серверы в космосе. Результаты постоянных тестов будут сравниваться с аналогичной системой, оставшейся на Земле. Тем не менее, достижение первого терафлопса в космосе является своеобразным мировым рекордом. Это маленький шаг для супервычислений, но большой для всей космической индустрии, поскольку за Spaceborne явно последуют его более совершенные и мощные потомки.