Szybki rozwój sztucznej inteligencji i usług w chmurze stworzył ogromne zapotrzebowanie na moc obliczeniową. Wzrost ten obciążył infrastrukturę danych, która do działania wymaga dużych ilości energii elektrycznej. Pojedyncze średniej wielkości centrum danych na Ziemi może zużywać energię elektryczną wystarczającą do zasilenia około 16 500 domów, a nawet większe obiekty zużywają tyle samo, co małe miasto.
W ostatnich latach liderzy technologii coraz częściej opowiadają się za kosmiczną infrastrukturą sztucznej inteligencji jako sposobem na zaspokojenie wymagań dotyczących zasilania centrów danych.
W kosmosie światło słoneczne (które panele słoneczne mogą przekształcić w energię elektryczną) jest obfite i niezawodne. 4 listopada 2025 r. Google zaprezentowało Project Suncatcher – odważną propozycję wyniesienia konstelacji 81 satelitów na niską orbitę okołoziemską. Planuje wykorzystać tę konstelację do pozyskiwania światła słonecznego do zasilania centrów danych AI nowej generacji w kosmosie. Zamiast więc przesyłać energię na Ziemię, konstelacja przesyłałaby dane na Ziemię.
Na przykład, jeśli zapytasz chatbota, jak upiec chleb na zakwasie, zamiast zasilać centrum danych w Wirginii w celu uzyskania odpowiedzi, Twoje zapytanie zostanie przesłane do konstelacji w kosmosie, przetworzone przez chipy zasilane wyłącznie energią słoneczną, a przepis odesłany z powrotem do Twojego urządzenia. Oznaczałoby to pozostawienie znacznej ilości ciepła wytwarzanego w zimnej próżni kosmicznej.
Jako przedsiębiorca technologiczny popieram ambitny plan Google. Jednak jako naukowiec zajmujący się rakietami przewiduję, że firma wkrótce będzie musiała stawić czoła rosnącemu problemowi: śmieciom kosmicznym.
Matematyka katastrofy
Śmieci kosmiczne – zbiór przestarzałych obiektów stworzonych przez człowieka na orbicie Ziemi – już wpływają na agencje kosmiczne, firmy i astronautów. Szczątki te obejmują duże elementy, takie jak zużyte stopnie rakiet i martwe satelity, a także małe plamki farby i inne fragmenty wycofanych z eksploatacji satelitów.
Śmieci kosmiczne poruszają się po niskiej orbicie okołoziemskiej z prędkością hipersoniczną około 28 000 km/h. Przy tej prędkości uderzenie w odłamek wielkości jagody byłoby jak uderzenie spadającym kowadłem.
Rozpady satelitów i testy antysatelitarne spowodowały powstanie alarmującej ilości śmieci, a kryzys ten został obecnie zaostrzony przez szybką ekspansję komercyjnych konstelacji, takich jak Starlink SpaceX. Sieć Starlink składa się z ponad 7500 satelitów, zapewniających szybki, globalny Internet.
Siły Kosmiczne Stanów Zjednoczonych aktywnie śledzą ponad 40 000 obiektów większych od piłki baseballowej za pomocą naziemnych radarów i teleskopów optycznych. Jednak liczba ta stanowi mniej niż 1% śmiercionośnych obiektów na orbicie. Większość z nich jest zbyt mała, aby te teleskopy mogły je wiarygodnie zidentyfikować i śledzić.
W listopadzie 2025 r. trzech chińskich astronautów na pokładzie stacji kosmicznej Tiangong zostało zmuszonych do opóźnienia powrotu na Ziemię, ponieważ ich kapsuła została uderzona kawałkiem kosmicznego śmiecia. W 2018 r. podobny incydent na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej podważył stosunki między Stanami Zjednoczonymi a Rosją, ponieważ rosyjskie media spekulowały, że astronauta NASA mógł celowo sabotować stację.
Powłoka orbitalna będąca celem projektu Google – orbita synchroniczna ze Słońcem, znajdująca się około 650 kilometrów (400 mil) nad Ziemią – to doskonałe miejsce dla nieprzerwanej energii słonecznej. Na tej orbicie panele słoneczne statku kosmicznego będą zawsze wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, podczas których będą w stanie wytwarzać energię elektryczną do zasilania pokładowego ładunku AI. Jednak z tego powodu orbita synchroniczna ze Słońcem jest również najbardziej zakorkowaną autostradą na niskiej orbicie okołoziemskiej, a obiekty na tej orbicie mają największe prawdopodobieństwo zderzenia z innymi satelitami lub śmieciami.
W miarę pojawiania się nowych obiektów i rozpadu istniejących, niska orbita okołoziemska może zbliżyć się do syndromu Kesslera. Zgodnie z tą teorią, gdy liczba obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej przekroczy próg krytyczny, zderzenia między obiektami generują kaskadę nowych śmieci. Z biegiem czasu ta kaskada kolizji może sprawić, że niektóre orbity staną się całkowicie bezużyteczne.
Implikacje dla projektu Suncatcher
Projekt Suncatcher proponuje grupę satelitów wyposażonych w duże panele słoneczne. Leciałyby w promieniu zaledwie jednego kilometra, przy czym każdy węzeł znajdowałby się w odległości mniejszej niż 200 metrów od siebie. Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, wyobraźmy sobie tor wyścigowy mniej więcej wielkości Daytona International Speedway, na którym 81 samochodów ściga się z prędkością 27 500 mil na godzinę, oddalonych od siebie mniej więcej na odległość potrzebną do bezpiecznego zatrzymania się na autostradzie.
Ta niezwykle gęsta formacja jest niezbędna, aby satelity mogły przesyłać między sobą dane. Konstelacja dzieli złożone zadania AI na 81 jednostek, umożliwiając im jednoczesne „myślenie” i przetwarzanie danych w ramach pojedynczego, masywnego, rozproszonego mózgu. Google współpracuje z firmą kosmiczną, aby na początku 2027 r. wystrzelić dwa prototypowe satelity w celu sprawdzenia sprzętu.
Jednak w próżni kosmicznej latanie w formacji to ciągła walka z fizyką. Chociaż atmosfera na niskiej orbicie okołoziemskiej jest niezwykle cienka, nie jest pusta. Nieliczne cząsteczki powietrza powodują opór orbitalny satelitów: siła ta popycha statek kosmiczny, spowalniając go i zmuszając do obniżenia wysokości. Satelity o dużych powierzchniach mają więcej problemów z oporem, gdyż mogą zachowywać się jak żagiel łapiący wiatr.
Co więcej, strumienie cząstek i pola magnetyczne Słońca (znane jako pogoda kosmiczna) mogą powodować nieprzewidywalne wahania gęstości cząstek powietrza na niskiej orbicie okołoziemskiej. Fluktuacje te bezpośrednio wpływają na opór orbitalny.
Kiedy satelity są od siebie oddalone o mniej niż 200 metrów, margines błędu zanika. Pojedyncze uderzenie może nie tylko zniszczyć satelitę, ale także spowodować jego eksplozję w stronę sąsiadów, uruchamiając kaskadę, która może zniszczyć całą gromadę i losowo rozrzucić miliony nowych kawałków gruzu na orbitę, która już jest polem minowym.
Znaczenie aktywnego unikania
Aby uniknąć wypadków i kaskad, firmy satelitarne mogłyby przyjąć standard „nie pozostawiaj śladów”, co oznacza projektowanie satelitów, które nie ulegają fragmentacji, nie uwalniają śmieci ani nie zagrażają sąsiadom, a ponadto można je bezpiecznie usunąć z orbity. W przypadku konstelacji tak gęstej i skomplikowanej jak Łapacz Słońca spełnienie tego standardu może wymagać wyposażenia satelitów w „odruchy”, które autonomicznie wykrywają pole szczątków i tańczą przez nie. Obecny projekt Suncatchera nie obejmuje tych aktywnych możliwości unikania.
Tylko w ciągu pierwszych sześciu miesięcy 2025 roku konstelacja Starlink należąca do SpaceX wykonała oszałamiającą liczbę 144 404 manewrów mających na celu uniknięcie kolizji, aby ominąć gruz i inne statki kosmiczne. Podobnie Suncatcher prawdopodobnie co pięć sekund napotykałby śmieci większe niż ziarnko piasku.
Obecna infrastruktura śledzenia obiektów ogranicza się zazwyczaj do śmieci większych niż piłka baseballowa, przez co miliony mniejszych fragmentów są w rzeczywistości niewidoczne dla operatorów satelitarnych. Przyszłe konstelacje będą potrzebowały pokładowego systemu wykrywania, który będzie w stanie aktywnie wykrywać mniejsze zagrożenia i autonomicznie manewrować satelitą w czasie rzeczywistym.
Wyposażenie Suncatchera w funkcje aktywnego unikania kolizji byłoby wyczynem inżynieryjnym. Ze względu na wąską przestrzeń konstelacja musiałaby zareagować jako pojedyncza jednostka. Satelity musiałyby zmienić położenie zgodnie, podobnie jak zsynchronizowane stado ptaków. Każdy satelita musiałby zareagować na najmniejszą zmianę u swojego sąsiada.
Płacenie czynszu za orbitę
Jednak rozwiązania technologiczne mogą zajść tylko tak daleko. We wrześniu 2022 roku Federalna Komisja Łączności stworzyła przepis nakładający na operatorów satelitów obowiązek usunięcia statku kosmicznego z orbity w ciągu pięciu lat od zakończenia misji. Zwykle obejmuje to kontrolowany manewr deorbitacji. Operatorzy muszą teraz zarezerwować wystarczającą ilość paliwa, aby uruchomić silniki strumieniowe na koniec misji, aby zmniejszyć wysokość satelity do czasu, aż przejmie opór atmosferyczny i statek kosmiczny spłonie w atmosferze.
Zasada ta nie dotyczy jednak śmieci już znajdujących się w kosmosie ani przyszłych śmieci powstałych w wyniku wypadków lub nieszczęść. Aby rozwiązać te problemy, niektórzy decydenci zaproponowali podatek od użytkowania w przypadku usuwania śmieci kosmicznych.
Podatek od użytkowania lub opłata za użytkowanie orbity naliczałaby operatorom satelitów podatek oparty na naprężeniu orbity narzuconym przez ich konstelację, podobnie jak większe lub cięższe pojazdy płacą wyższe opłaty za korzystanie z dróg publicznych. Fundusze te pozwoliłyby na finansowanie aktywnych misji usuwania gruzu, które polegają na wychwytywaniu i usuwaniu najbardziej niebezpiecznych śmieci.
Unikanie kolizji jest tymczasowym rozwiązaniem technicznym, a nie długoterminowym rozwiązaniem problemu śmieci kosmicznych. Ponieważ niektóre firmy postrzegają przestrzeń kosmiczną jako nowy dom dla centrów danych, a inne w dalszym ciągu wysyłają na orbitę konstelacje satelitów, nowe zasady i programy aktywnego usuwania śmieci mogą pomóc w utrzymaniu otwarcia orbity niskoziemskiej dla biznesu.
Mojtaba Akhavan-Tafti, pracownik naukowy na Uniwersytecie Michigan
Ten artykuł został ponownie opublikowany w The Conversation na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł.
