Bayangkan jika sebuah perusahaan dapat menjadi penyedia jalur kereta api, utilitas listrik, dan komputasi awan bagi perekonomian luar angkasa yang sedang berkembang. Potensi ini memicu kegembiraan seputar IPO SpaceX yang telah lama ditunggu-tunggu. Investor tidak lagi hanya bertaruh pada roket. Mereka mengandalkan seluruh ekosistem orbital.
Salah satu ide paling ambisius dan menantang yang mendorong gelombang antusiasme ini adalah sesuatu yang hampir terdengar seperti fiksi ilmiah: pusat data orbital. SpaceX mungkin salah satu perusahaan paling terkenal yang ingin membangunnya, tapi itu bukan satu-satunya.
Logikanya menarik: letakkan pusat data di orbit, tempat dimana tenaga surya berlimpah dan lahan, air, serta jaringan listrik lokal tidak lagi menjadi kendala. Ketika kecerdasan buatan mendorong lonjakan permintaan komputasi, perusahaan-perusahaan mengusulkan pusat data orbital sebagai cara untuk menghindari tekanan lingkungan dan infrastruktur yang semakin besar akibat komputasi terestrial. Pusat data juga sering mendapat reaksi negatif dari masyarakat terhadap gagasan untuk menempatkan pusat-pusat ini di komunitas mereka.
Namun ada perbedaan besar antara peluncuran satelit dan pengoperasian infrastruktur komputasi skala industri di orbit. Luar angkasa tidak bisa dimaafkan. Radiasi merusak barang elektronik. Perangkat elektronik menghasilkan panas dalam jumlah besar, dan membuang panas tersebut di luar angkasa sangatlah sulit. Perbaikannya sangat mahal dan setiap pon yang diluncurkan ke orbit selalu menimbulkan biaya yang signifikan.
Kami adalah profesor teknik yang mempelajari desain pusat data dan teknik sistem ruang angkasa. Membangun pusat data antariksa akan melibatkan pertimbangan dari kedua belah pihak.
Apa yang terjadi di pusat data di Bumi
Pertama, mari kita pertimbangkan apa yang terjadi di pusat data berbasis Bumi, seperti yang mungkin Anda lihat bermunculan di mana-mana. Fasilitas-fasilitas ini mendukung komputasi awan, streaming video, perbankan online, komputasi ilmiah, dan, yang semakin meningkat, kecerdasan buatan. Namun pusat data lebih dari sekadar ruangan yang penuh dengan server.
Sebuah pusat data memerlukan beberapa elemen agar dapat beroperasi dengan andal. Yang pertama adalah energi listrik. Server, peralatan jaringan, dan perangkat penyimpanan mengonsumsi listrik dalam jumlah besar, dan kebutuhan energi ini meningkat pesat dengan adanya AI.
Yang kedua adalah pendinginan. Hampir semua listrik yang dikonsumsi server akhirnya berubah menjadi panas. Jika panas ini tidak dihilangkan dengan cepat dan andal, kinerja peralatan akan menurun, kegagalan meningkat, dan pusat data dapat dimatikan. Sistem pendingin sering kali mencakup unit penanganan udara, pendingin, menara pendingin, pompa, dan semakin banyak peralatan pendingin cair. Di banyak instalasi, pendinginan merupakan konsumen energi terbesar setelah peralatan IT itu sendiri.
Yang ketiga adalah infrastruktur fisik, termasuk tanah, bangunan, penyangga struktural, listrik cadangan, sistem air, jaringan komunikasi, dan akses untuk pemeliharaan yang diperlukan. Pusat data juga harus cukup dekat dengan pengguna dan jaringan tulang punggung untuk menyediakan layanan digital yang cepat.
Singkatnya, pusat data terestrial adalah sistem infrastruktur listrik dan termal besar yang dibangun berdasarkan perangkat keras komputasi.
Tempatkan mereka di luar angkasa
Jadi apa yang diperlukan untuk membangun pusat data di luar angkasa, dan mengapa perusahaan menganggap kemungkinan ini begitu menarik?
Seperti di Bumi, pusat data ini memerlukan energi dalam jumlah besar. Di luar angkasa, energi ini berasal dari panel surya. Matahari selalu bersinar di angkasa dan tidak dapat terhalang oleh awan. Namun, bergantung pada orbit tempat panel surya ditempatkan, Bumi mungkin membayangi panel surya tersebut di sebagian orbitnya.
Dan bahkan sel surya terbaik yang tersedia saat ini hanya dapat mengubah sekitar setengah dari sinar matahari yang menyinari sel tersebut menjadi listrik.
Manfaat potensial lain yang ditemukan di luar angkasa adalah pendinginan. Suhu di bawah ruangan yang dingin (hampir minus 455 derajat Fahrenheit atau minus 270 derajat Celcius) menciptakan peluang: Limbah panas dari pusat data dapat keluar ke luar angkasa melalui radiator, sehingga menjaga perangkat elektronik tetap dingin.
Pada prinsipnya, desain ini dapat menghilangkan beberapa infrastruktur pendingin yang besar dan boros air yang digunakan di Bumi. Namun, radiator termal ini memerlukan area yang luas, dan ini merupakan tambahan dari area yang dibutuhkan oleh panel surya.
Di luar angkasa, tidak ada udara yang dapat meniup peralatan panas dan membantu keluarnya panas. Panas harus dibawa keluar sebagai radiasi infra merah, yang merupakan proses yang relatif lambat. Akibatnya, untuk membuang 10 megawatt limbah panas memerlukan area radiator yang sebanding dengan ukuran dua lapangan sepak bola.
Pusat data luar angkasa juga dapat menghindari beberapa konflik lokal yang terkait dengan pembangunan pusat data besar di lapangan. Banyak komunitas yang menolak pengembangan pusat data baru karena penggunaan lahan, kebutuhan energi dan air, serta kebisingan dan dampak lingkungan.
Sistem tata ruang akan menghindari persaingan dalam memperebutkan lahan dan sumber daya air setempat, dan tidak akan menimbulkan kebisingan di lingkungan sekitar atau memerlukan persetujuan zonasi lokal.
Namun, ruang angkasa sudah penuh sesak dan peluncuran ribuan pusat data orbital besar akan mempercepat masalah ini. Puing-puing orbital dan mikrometeorit menimbulkan bahaya karena dapat merusak pusat data luar angkasa, dan dalam kasus terburuk, tabrakan dapat menghancurkannya dan menciptakan lebih banyak lagi sampah luar angkasa.
Frekuensi peluncuran luar angkasa yang diperlukan untuk membawa semua peralatan ke orbit juga dapat menjadi kekhawatiran bagi sebagian komunitas. SpaceX mendapat protes di kompleks peluncurannya di Boca Chica, Texas, dari aktivis lokal yang mengatakan pengujian dan peluncuran roketnya merusak lingkungan.
Semua data ini perlu dikirim antara Bumi dan pusat data tersebut – dan antara pusat data itu sendiri – menggunakan gelombang radio atau sistem komunikasi laser. Meskipun konstelasi satelit seperti Starlink dan Amazon Leo telah menunjukkan bahwa hal ini mungkin terjadi, jumlah data yang dikirim ke dan dari luar angkasa akan meningkat secara signifikan.
Tantangan tambahan
Pusat data ini, beserta panel surya dan radiatornya, tidak dapat diluncurkan secara utuh dan harus dirakit di luar angkasa. Proses ini memerlukan peralatan baru untuk servis, perakitan, dan produksi di luar angkasa.
Tantangan besar lainnya adalah siklus pembaruan perangkat keras TI. Server pusat data tidak dirancang untuk bertahan selamanya. Operator di Bumi biasanya mengganti atau meningkatkan perangkat keras setiap tiga hingga lima tahun, seiring dengan peningkatan chip, perubahan beban kerja, dan usia peralatan.
Dan kegagalan peralatan mungkin memerlukan penggantian komponen. Proses penyegaran dan perbaikan relatif sederhana di Bumi, di mana pekerja dapat menghapus dan mengganti server secara fisik.
Di luar angkasa, penyegaran dan perbaikan menjadi jauh lebih sulit. Perangkat keras yang dikirim ke orbit mungkin sulit atau terlalu mahal untuk ditingkatkan. Jika platform TI tidak dapat diperbarui atau terlalu banyak komponen yang rusak, platform tersebut dapat menjadi usang jauh sebelum infrastruktur di sekitarnya mencapai akhir masa pakainya.
Dalam bidang dimana kinerja meningkat begitu pesat dan permintaan terhadap TI terus meningkat, hambatan ini dapat menjadi tantangan ekonomi dan operasional yang besar.
Lalu ada kerasnya ruang. Pusat data ini akan berada dalam kondisi hampir vakum dan akan terkena radiasi secara konstan. Dan bergantung pada orbitnya, suhunya berubah dari hangat saat berada di bawah sinar matahari menjadi dingin di bawah bayangan Bumi beberapa kali sehari. Semua tantangan ini, dan tantangan lainnya, merupakan permasalahan yang perlu diatasi.
Jadi, apakah masih ada maknanya?
Terlepas dari tantangan-tantangan ini, perusahaan-perusahaan membuat kemajuan dalam merancang pusat data luar angkasa. SpaceX baru saja mengumumkan desain satelit komputasi AI1 miliknya, yang diharapkan dapat digunakan sebagai pesawat ruang angkasa pusat data orbital. Namun, satelit ini 100 hingga 1.000 kali kurang efisien dibandingkan pusat data terestrial saat ini.
Tidak semua tugas komputasi masuk akal di luar angkasa. Banyak aplikasi pusat data bergantung pada waktu respons yang cepat dan koneksi dekat dengan pengguna di Bumi. Transaksi keuangan, layanan AI interaktif, dan sebagian besar aplikasi cloud sangat sensitif terhadap penundaan.
Aplikasi awal yang lebih layak mungkin adalah aplikasi yang kurang sensitif terhadap latensi dan lebih terkait erat dengan operasi ruang angkasa. Contohnya dapat mencakup pemrosesan data observasi Bumi dari satelit, pemrosesan data militer atau intelijen, komputasi ilmiah yang berkaitan dengan misi luar angkasa, atau komputasi khusus untuk satelit dan aset luar angkasa lainnya.
Dengan kata lain, pusat data luar angkasa pertama yang layak dapat melayani pelanggan luar angkasa sebelum bersaing dengan pusat data cloud besar di Bumi.
