La construcción de centros de datos en el espacio es una idea intrigante sobre el papel, pero es necesario abordar importantes desafíos de ingeniería.

Imagínese si una empresa pudiera convertirse en el proveedor de ferrocarriles, energía y computación en la nube de la nueva economía espacial. Ese potencial ha alimentado el entusiasmo en torno a la tan esperada oferta pública inicial de SpaceX. Los inversores ya no apuestan sólo por los cohetes. Están apostando por todo el ecosistema orbital.

Entre las ideas más ambiciosas y desafiantes de esta ola de entusiasmo se encuentra algo que suena casi a ciencia ficción: los centros de datos orbitales. SpaceX puede ser una de las empresas más famosas que busca construirlos, pero no es la única.

La lógica es seductora: poner en órbita centros de datos, donde la energía solar sea abundante y la tierra, el agua y las redes eléctricas locales ya no sean limitaciones. A medida que la inteligencia artificial provoca una explosión en la demanda de informática, las empresas están estableciendo centros de datos orbitales como una forma de evitar la creciente presión sobre el medio ambiente y la infraestructura de la informática basada en la Tierra. Los centros de datos a menudo también enfrentan reacciones negativas del público porque están ubicados en sus comunidades.

Pero existe una enorme diferencia entre lanzar un satélite y gestionar una infraestructura informática de tamaño industrial en órbita. El espacio es despiadado. La radiación daña la electrónica. Los dispositivos electrónicos generan enormes cantidades de calor y deshacerse de ese calor es sorprendentemente difícil en el espacio. Las reparaciones son extremadamente costosas y cada libra puesta en órbita todavía conlleva costos significativos.

Somos profesores de ingeniería que estudian diseño de centros de datos e ingeniería de sistemas espaciales. La construcción de un centro de datos en el espacio implicará consideraciones de ambas partes.

¿Qué entra en un centro de datos en la Tierra?

Primero, considere lo que entra en un centro de datos en la Tierra, como los que probablemente haya comenzado a ver aparecer por todas partes. Estas instalaciones potencian la computación en la nube, la transmisión de video, la banca en línea, la computación científica y, cada vez más, la inteligencia artificial. Pero un centro de datos es mucho más que una sala llena de servidores.

Un centro de datos necesita varias cosas para funcionar de manera confiable. El primero es la electricidad. Los servidores, los equipos de red y los dispositivos de almacenamiento consumen grandes cantidades de electricidad, y esa demanda de energía está creciendo rápidamente con la IA.

El segundo se está enfriando. Casi toda la electricidad consumida por los servidores acaba en calor. Si ese calor no se elimina de manera rápida y confiable, el rendimiento del equipo disminuye, aumentan las fallas y el centro de datos puede cerrar. Los sistemas de refrigeración suelen incluir unidades de tratamiento de aire, enfriadores, torres de refrigeración, bombas y, cada vez más, equipos de refrigeración líquida. En muchas instalaciones, la refrigeración es el mayor consumidor de energía después del propio equipo informático.

El centro de datos en Ashburn, Virginia, está ubicado junto a la autopista. Foto AP/Ted Shaffrey

El tercero es la infraestructura física, que incluye el terreno, los edificios, el soporte estructural, la energía de respaldo, los sistemas de agua, las redes de comunicación y el acceso para el mantenimiento necesarios. Los centros de datos también deben estar lo suficientemente cerca de los clientes y de las redes troncales para ofrecer servicios digitales de alta velocidad.

En resumen, los centros de datos en la Tierra son grandes sistemas de infraestructura eléctrica y térmica construidos alrededor de hardware informático.

Colocándolos en el espacio

Entonces, ¿qué se necesitaría para construir estos centros de datos en el espacio y por qué las empresas consideran que esta posibilidad es una propuesta comercial tan interesante?

Como en la Tierra, estos centros de datos requerirían enormes cantidades de energía. En el espacio, esta energía procedería de paneles solares. El sol siempre brilla en el espacio y las nubes no pueden oscurecerlo. Sin embargo, dependiendo de la órbita en la que se coloquen los paneles solares, la Tierra puede seguirlos durante una parte de la órbita.

Incluso las mejores células solares disponibles en la actualidad sólo pueden convertir aproximadamente la mitad de la luz solar que les llega en electricidad.

Otra ventaja potencial en el espacio es la refrigeración. El fondo frío del espacio (cerca de -455 grados Fahrenheit o -270 grados Celsius) crea una oportunidad: el calor residual del centro de datos puede escapar al espacio a través de radiadores, manteniendo frescos los componentes electrónicos.

En principio, ese diseño podría eliminar parte de la infraestructura de refrigeración engorrosa y que consume mucha agua que se utiliza en la Tierra. Sin embargo, estos radiadores térmicos requerirían una gran superficie, que se sumaría a la que requieren los paneles solares.

No hay aire en el espacio que pueda pasar a través de equipos calientes para ayudar a disipar el calor. El calor debe salir en forma de radiación infrarroja, lo cual es un proceso relativamente lento. Como resultado, eliminar 10 megavatios de calor residual puede requerir superficies de radiadores comparables al tamaño de dos campos de fútbol.

Los centros de datos espaciales también podrían evitar algunos de los conflictos locales que surgen al construir grandes centros de datos en tierra. Muchas comunidades se resisten al desarrollo de nuevos centros de datos debido al uso del suelo, la demanda de energía y agua, el ruido y los impactos ambientales.

Un sistema espacial evitaría la competencia por los recursos locales de tierra y agua, y no generaría ruido ambiental ni requeriría la aprobación de zonificación local de la misma manera.

Sin embargo, el espacio ya se está saturando y el lanzamiento de miles de grandes centros de datos orbitales aceleraría este problema. Los desechos orbitales y los micrometeoritos representan un peligro porque pueden perforar un centro de datos espaciales y, en el peor de los casos, una colisión podría destruirlo y crear aún más desechos espaciales.

La frecuencia de los lanzamientos espaciales necesarios para poner todo el equipo en órbita también puede ser motivo de preocupación para algunas comunidades. SpaceX ha enfrentado protestas en su complejo de lanzamiento en Boca Chica, Texas, por parte de activistas locales que afirman que sus pruebas y lanzamientos de cohetes dañan el medio ambiente.

Todos esos datos tendrían que enviarse entre la Tierra y estos centros de datos (y entre los propios centros de datos) mediante ondas de radio o sistemas de comunicación láser. Aunque constelaciones de satélites como Starlink y Amazon Leo han demostrado que esto es posible, la cantidad de datos enviados hacia y desde el espacio aumentaría.

Desafíos adicionales

Estos centros de datos, junto con sus paneles solares y radiadores, no pueden lanzarse en una sola pieza y tendrían que ensamblarse en el espacio. Este proceso requeriría nuevos equipos para mantenimiento, montaje y fabricación en el espacio.

Otro desafío clave es el ciclo de actualización del hardware de la computadora. Los servidores de los centros de datos no están diseñados para durar para siempre. Los operadores terrestres suelen reemplazar o actualizar el hardware cada tres a cinco años a medida que los chips mejoran, las cargas de trabajo cambian y los equipos envejecen.

Los centros de datos orbitales enfrentarían importantes desafíos computacionales.

Y las fallas del equipo pueden requerir el reemplazo de componentes. Los procesos de actualización y reparación son relativamente simples en la Tierra, donde los trabajadores pueden quitar y reemplazar servidores físicamente.

En el espacio, actualizar y reparar se vuelve mucho más difícil. El hardware enviado a órbita puede ser difícil o demasiado costoso de actualizar. Si una plataforma informática no se puede actualizar o fallan demasiados componentes, puede quedar obsoleta mucho antes de que la infraestructura circundante llegue al final de su vida útil.

En un campo donde el rendimiento está mejorando tan rápidamente y la demanda de informática continúa creciendo, este obstáculo podría resultar un gran desafío económico y operativo.

Luego está la aspereza del espacio. Estos centros de datos estarían casi en el vacío, recibiendo radiación constante. Y dependiendo de su órbita, pasarían de estar calientes a la luz del sol a enfriarse a la sombra de la Tierra muchas veces al día. Todos estos desafíos, y más, son cuestiones que deberán abordarse.

Entonces, ¿todavía tienen sentido?

A pesar de estos desafíos, las empresas están avanzando en el diseño de centros de datos espaciales. SpaceX acaba de anunciar el diseño de su satélite informático AI1, que espera que se utilice como nave espacial de centro de datos orbital. Sin embargo, este satélite tiene entre 100 y 1.000 veces menos capacidad que los centros de datos actuales en la Tierra.

No tiene sentido realizar todas las tareas informáticas en el espacio. Muchas aplicaciones de centros de datos dependen de tiempos de respuesta rápidos y conexiones cercanas con los usuarios en la Tierra. Las transacciones financieras, los servicios interactivos de IA y la mayoría de las aplicaciones en la nube son extremadamente sensibles a la latencia.

Las primeras aplicaciones más viables pueden ser aquellas que sean menos sensibles a la latencia y estén más estrechamente acopladas a las operaciones espaciales. Los ejemplos pueden incluir el procesamiento de datos de observación de la Tierra desde satélites, el procesamiento de datos militares o de inteligencia, la informática científica relacionada con misiones espaciales o la informática especializada para satélites y otros activos espaciales.

En otras palabras, los primeros centros de datos espaciales viables podrán atender a los clientes en el espacio antes de competir con los principales centros de datos en la nube de la Tierra.