Eine einsame Grafikkarte von Nvidia umkreist als Botschafter einer neuen Ära jetzt die Erde – und übertrifft alles Bisherige seiner Art um das 100-Fache

Der Starcloud-1-Satellit soll zeigen, dass modernste Hardware bei entsprechendem Schutz im All funktionieren kann – nebenher alles, da oben ums 100-Fache übertreffen. (Bildquelle: Starcloud und Pixabay, qimono)

Wenn ein Überfluss der sauberstern Energie des Universums menschlichen Einfallsreichtum speist, bewegen wir uns im Visionären. Der erste Baustein dieses Puzzles, das die Erde von der Last einer ihrer wichtigsten Hightech-Industrien befreien soll, startet Ende November in den Orbit.

Nvidia hat vor wenigen Tagen gemeinsam mit dem Startup Starcloud einen 60 Kilogramm schweren Satelliten ins All geschossen – sein Herz kennen Spieler nur zu gut. Es ist eine ultraschnelle GPU und mit ihr beginnt eine neue Ära der Nutzung des Orbits.

Rechenzentren im Zwielicht des Orbits

Kaum eine Industrie boomt global derzeit so wie der Bau von Rechenzentren, um Daten zu speichern, KI-Clouds zu betreiben/zu trainieren oder sonstige Dienstleistungen übers Internet anzubieten. Doch stoßen die Umwelt-, Flächen- und Energiekosten zunehmend Menschen übel auf.

Das Startup Starcloud – ursprünglich als Lumen Orbit gegründet – aus den USA will gemeinsam mit Nvidia eine Lösung hierfür anbieten: Verlagerung von Rechenzentren in den Orbit. Der erste Test, der direkt auch jegliche Rechenleistung im All um den Faktor 100 übertreffen soll, startet Ende November an Bord einer Space-X-Rakete.

Starcloud-1 wiegt rund 60 Kilogramm und enthält als Herz eine einzelne Nvidia H100-GPU, die auf Erden zu Tausenden in Rechenzentren werkelt, Einzelpreis: rund 30.000 Euro. Eine Kernaufgabe stellen Training sowie der Betrieb von KIs dar. Noch nie zuvor umrundete derart leistungsstarke Hardware die Erde. Das Ziel: Die Machbar- sowie Sinnhaftigkeit solcher Weltraum-Server-Zentren beweisen. Ein Markt der schon bald Billionen an Gesamtwert schwer sein dürfte.

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Die Rechenleistung von Starcloud-1 soll derweil auch direkt einem realen Zweck dienen und eben nicht nur die fundamentale Tauglichkeit des Konzeptes beweisen. Auf der GPU soll Gemma, ein offenes KI-Modell, laufen. Dies soll zeigen, dass selbst auf im Vergleich zu den Plänen schmächtiger Hardware, ein großes Sprachmodell ausführbar ist.

Zudem demonstriert es, dass neuronale Netze unter Weltraumbedingungen (zum Beispiel Strahlung und Mikrogravitation) funktionieren. Ferner ist angedacht, dass der Demonstrator mittels direkter Kommunikation anderen Satelliten probeweise Rechenarbeit abnimmt. Hierfür wurde Starcloud ja schließlich geschaffen: als Knotenpunkte einer orbital-irdischen Datenlandschaft der Zukunft.

Starcloud-1 ist als ein Teil der »Bandwagon 4« Mission von SpaceX ins All gestartet. Letztere Art steht – getreu beider Namen – für eine Ansammlung mehrerer kleinerer Nutzlasten, die zur Aufteilung der Kosten an einem gemeinsamen Termin die Reise antreten. Einzeln wären sie für eine Falcon-9-Rakete weit zu klein sowie zu leicht. Aber gemeinsam füllen sie den Frachtraum ausreichend aus.

Der einzige Preis, den alle Beteiligten solch einer Aktion zahlen müssen, lautet: Wartezeit. Bis alle bereit sind und auch SpaceX das Gesamtpaket verschnürt und die notwendigen Planungen vorgenommen hat, kann es dauern. Weshalb auch eine weitere Verschiebung nicht ausgeschlossen werden kann.

Die Dauer der Testmission ist auf 11 Monate angelegt. Danach wird der Satellit wie üblich für Systeme im unteren Erdorbit (siehe Klappkasten unten) verglühen.

Warum Rechenzentren im Orbit Sinn ergeben

Im Kern ergeben sich einige gute Gründe, um Rechenzentren in den Orbit auszulagern, die sich anhand breiter Studienlage beliebig nachvollziehen lassen:

• Extremer Strombedarf, zum Betrieb der Computer, Kühlungen, etc.
  • Lösung im All: Solarkollekturen
    • Als Orbit wird deshalb ein Sonnen-synchroner Orbit (SSO) angestrebt, genauer an der Tag/Nachtgleiche. Starcloud-1 soll also der Dämmerung folgen, um fortwährend Sonnenlicht auf seine ausklappbaren Paneele von bis zu 4 mal 4 Metern Größe zu bekommen.

• Hoher Wasserbedarf: Zur Kühlung der Gebäude sowie der Rechner kommt zusätzlich von Luft auch Wasser zur Verwendung.
  • Lösung im All: Wasser hat hier nichts zu suchen, der Aufwand wäre zu groß. Es bietet sich hingegen eine weit effizentere Alternative an: Infrarotstrahlung. Die Hitze der Anlage wird zu außen liegenden Kühlkörpern geleitet, die widerrum buchstäblich glühen. Dadurch wird die Wärmeenergie an das im Weltraum quasi unerschöpfliche Reservoir an Vakuum-Volumen abgegeben. Der Prozess nennt sich radiative Kühlung. Den Effekt gibt es auch in der Atmopshäre, aber seine Effizienz fällt geringer aus, da stark vereinfacht folgendes gilt:
    • niedrige Temperatur der Umgebung, keine Neuerhitzung durch Interaktion der Photonen mit Luftmolekülen.
    • Sonneneinstrahlung komplett vermeidbar ist, denn die Radiatoren (Kühlelemente) liegen einfach auf der sonnenabgewandeten Seite des Satelliten. So kommt so gut wie kein Licht (Reste durch Reflexion möglich) und damit extern eingebrachte Energie an die von innen erhitzten, außen liegenden Bauteile, die abstrahlen.
• Flächenbedarf: Gebäude brauchen Raum, meistens horizontal, da mehrgeschossiger Bau sich oft als eher nachteilig und kompliziert erweist, um Reihe an Reihe von Serverracks unterzubringen.
  • Lösung im All: Platz ist weniger ein Problem, er ist natürlich auch nicht unbegrenzt vorhanden, das widerspräche der Physik, aber bei korrekter Planung ist genügend Platz vorhanden – solange es zu keiner Katastrophe kommt.

Raketenstarts setzten derweil natürlich reichlich Abgase in der Atmosphäre. Dennoch sorgt eine Gegenüberstellung des gesamten Aufwandes an Ressourcen, Energie und Land für klassische Rechenzentren für deren Relativierung. Auch deshalb zeigt sich Philip Johnston, CEO von Starcloud, überzeugt von ihrem Vorhaben und ist sich einer Zukunft dieser neuen Space-Computing-Sparte sicher:

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Die Zukunft von Starcloud

Das langfristige Ziel von Starcloud geht aber weit über einen Mini-Satelliten hinaus: 4 mal 4 Kilometer messende Solarsegel sollen modular aufgebaute Rechenzentren mit mehreren Gigawatt an Strom versorgen. Dabei sitzen die Server in Containern, wie sie auch schon auf der Erde bei ozeanischen Anwendungen Verwendung finden.

Sein Nachfolger, Starcloud-2, soll bereits neuere Plattformen Nvidias nutzen, namentlich Blackwell. Im Vergleich zu Hopper, worauf der H100 basiert, strebt der Konzern an, die Leistung um den Faktor 10x zu steigern. Das mag viel klingen, jedoch handelt es sich bei der neueren Architektur um einen erstmals speziell für Rechenzentren sowie KI entwickelte Chip.

Er könnte sich als maßgeschneidert für das Vorhaben von Starcloud erweisen, eine Branche mit immensem Potenzial, aber ebenso gewaltigem Fußabdruck ins Weltall zu verlagern.

Zur Datenübertragung innerhalb der Rechenzentren könnte vielleicht ein neuer Chip zum Einsatz kommen, von dem sich seine Schöpfer Großes versprechen: die mehrfache Leistung bei der Übertragung von Daten bei nur einem Bruchteil des bisherigen Strombedarfs.

Aber warum stellen Highend-Chips im All nicht längst den Standard dar?

Vereinfacht gesagt, fliegt veraltete, aber extrem widerstandsfähige Hardware im Orbit herum. Was bei uns in Gaming-PCs oder auch in den professionellen Rechenzentren arbeitet, ist nicht für das All ausgelegt, der Grund: Strahlung.

Denn auch wenn die höheren Belastungen durch geladene Partikel erst Tausende Kilometer höher beginnen, werden Starcloud-1 oder später auch alle Nachfolger einer erheblich erhöhten Dosis gegenüber dem Erdboden ausgesetzt. Sie kann zu Datenfehlern oder sogar dauerhaften Beschädigungen führen.

Obendrein der softwareseitigen Schutzmaßnahmen der Rechenarbeit der H100-GPU setzt Starcloud deshalb auf ein mehrschichtiges physisches Schutzsystem. Unter anderem blockt ein 3 Millimeter dickes Aluminium-Gehäuse einen Großteil der Partikel ab. Darunter folgen zusätzlich abschirmende Bauteile, die besonders empfindliche Bereiche wie den VRAM behüten.

So geht es bei Starcloud letztendlich um weit mehr als nur irgendeinen teuren Raketenstart, der reiche Investoren erfreuen soll. Unter der Haube dieses unscheinbaren Winzlings von Satelliten testen wir Bausteine für eines der entscheidenden Puzzles der globalen technisch-wirtschaftlichen Zukunft der Menschheit.