- Uzay veri merkezleri, güç, soğutma, radyasyon, iletişim gibi temel tüm unsurlarda, yeryüzündeki merkezlere göre dezavantajlı koşullara sahiptir
- Güneş enerjisi veya nükleer güç, GPU çalıştırmak için gereken gücü karşılamakta yetersizdir ve ISS ölçeğinde bir güneş paneliyle bile yalnızca yaklaşık 200 GPU çalıştırılabilir
- Vakum ortamında konveksiyonla soğutma mümkün olmadığından, ısı emiciler ve karmaşık termal kontrol sistemlerine ihtiyaç vardır; ISS seviyesinde bir sistemle yalnızca 16 GPU kadar soğutma yapılabilir
- Uzay radyasyonu GPU ve TPU için öldürücüdür; latch-up ve SEU nedeniyle çipler hasar görebilir veya performans hızlıca düşer
- İletişim bant genişliği de yeryüzüne kıyasla belirgin biçimde daha düşük olduğundan, genel olarak maliyet/performans oranı son derece verimsiz bir yaklaşım olur
Güç Sorunu
- Uzayda kullanılabilecek güç kaynağı yalnızca iki türdür: güneş enerjisi ve nükleer güç (RTG)
- Güneş enerjisi, yeryüzüyle büyük ölçüde aynıdır; atmosfer kaybı çok az olduğundan verim avantajı neredeyse yoktur
- ISS'in güneş panelleri yaklaşık 2.500 m² ve azami 200 kW çıktı sağlar; bu da yalnızca yaklaşık 200 GPU çalıştırmaya yeter
- OpenAI'nin Norveç veri merkezi seviyesine (100.000 GPU) ulaşmak için ISS sınıfında 500 adet uydu fırlatılması gerekir
- RTG yalnızca 50~150 W mertebesinde güç üretir, yani tek bir GPU dahi çalıştırılamaz
Isı Kontrolündeki Sınırlamalar
- Uzayda hava olmadığından konvektif soğutma yapılamaz, ısı yalnızca iletim ve radyasyon yoluyla dışarı atılabilir
- ISS'nin Active Thermal Control System (ATCS) sistemi amonyak soğutma devresi ve ısı emiciler kullanır ve 16 kW (yaklaşık 16 GPU) kapasitededir
- Isı emici alanı 42.5 m² olup, 200 kW seviyesinde bir sistemde 531 m² ısı emici gerekir
- Bu durumda uydu, ISS'den çok daha büyük hale gelir ve yalnızca yeryüzündeki 3 sunucu rafı seviyesinde performans sağlayabilir
- Düşük güçlü kamera sistemleri tasarımı örnek gösterilerek, uzay donanımının aşırı düşük güçle tasarlanmasının zorunlu olduğu vurgulanır
Radyasyon Dayanıklılığı Sorunu
- Uzay radyasyonu güneş parçacıkları ve kozmik ışınlardan oluşur; elektronlardan oksijen çekirdeğine kadar çeşitli yüksek hızlı parçacıklar çipleri bozar
- Başlıca etkiler tek olay bozulması (SEU) ve **tek olay kilitlemesi (latch-up)**tır
- SEU geçici bit hatalarına, latch-up ise çipin kalıcı hasarına yol açar
- Uzun süreli çalışmada toplam doz etkisi (Total Dose Effect) nedeniyle transistör performansı düşer, yalnızca saat hızı azalmaz, aynı zamanda güç tüketimi artar
- Kalkanlama etkisi sınırlıdır ve kütlenin artmasıyla ve ikinci derece parçacık oluşum riskiyle durum daha da kötüleşebilir
- GPU ve TPU'lar, küçük transistörler ve geniş yüzeyli die yapısı nedeniyle radyasyona en hassas cihazlardır
- Uzay için tasarlanmış çipler yalnızca 2005 seviyesinde PowerPC performansı sunar; GPU'lar aynı teknikle üretilirse performansları aşırı ölçüde düşer
İletişim Kısıtları
- Çoğu uydu, kablosuz iletişimle en fazla 1 Gbps aktarım sağlayabilir
- Lazer iletişim üzerinde çalışmalar sürdürülse de, atmosfer koşullarına göre kararsız olabilir
- Yeryüzü veri merkezlerindeki 100 Gbps üzeri raftaki bağlantılarla karşılaştırıldığında bant genişliği farkı çok büyüktür
Sonuç
- Uzay veri merkezleri, güç tedariki, soğutma, radyasyon, iletişim dahil tüm alanlarda uygulanabilirliği oldukça yüksek zorluk taşıyan sistemlerdir
- Yeryüzüne kıyasla maliyet fazlalığı yüksek, performans düşüktür ve uzun vadede güvenilirlik de azalır
- Teknolojik olarak mümkün olsa bile ekonomik ve verimlilik açısından tamamen uygun olmayan bir fikir olarak değerlendirilir
- Kısacası, “space is hard” gerçekliğini görmezden gelen felaket bir fikir olarak nitelendirilir
1 yorum
Hacker News görüşü
Uzmanların “imkansız” dediğini olduğu gibi kabul etmek iyi bir fikir değil
Bilim ve teknoloji her seferinde bir cenaze kaldırarak ilerler
Asıl önemli olan, yeniden kullanılabilir roketlerle uzaya erişim maliyetini 10 ila 100 kat düşürmek
ISS, uzaya erişimin çok pahalı olduğu bir dönemde tasarlandığı için verimsizdi
Artık mobil cihazlardaki ısı teknolojisi ya da radyatif soğutma kullanılabilir
Maliyetler düşerse, diplomadan çok pratik sezgisi güçlü insanlar uzay projelerine katılabilir
Dünya’da imkansız olan yaratıcı deneyler uzayda mümkün olabilir — örneğin dönen bir düzenek içinde konveksiyon oluşturmak
Bilimde yenilikler çok nadiren az sayıdaki dahinin eseri olur
Heisenberg ya da Einstein gibi istisnaların arkasında, başarısız olup kaybolan binlerce sürekli devinim makinesi mucidi vardı
Bilimsel ilerleme gerçekte yavaş, kolektif ve kademeli bir süreçtir
Bazen “imkansız” diyenler haklıdır
İrade ne kadar güçlü olursa olsun fizik yasaları görmezden gelinemez
Uzay hâlâ gayrimenkulün neredeyse bedava olduğu bir yer
Tabii Suudi sermayesi ya da özel sermaye fonları onu kıt bir kaynağa çevirmeden önce
Şaka bir yana, uzayda herkes rokete atlayıp uzay McDonald’s drive-thrusuna gidebilir
Ortaya konan sorunları çözecek bir fikriniz yoksa başlamamalısınız
Hava olmadığı için ısıyı yayacak bir ortam yok
Sonunda iç sıcaklık sürekli artıp Güneş Sistemi’nin fırınına dönüşebilir
Dürüst olmak gerekirse, ciddi bir şirketin gerçekten uzay veri merkezi inşa etmeyi amaçladığını sanmıyorum
Asıl amaç, “yapacağız” diyerek karadaki veri merkezlerinin sorunlarını örtbas eden bir anlatı kurmak
Çünkü çoğu insan vakumda ısı transferinin ne kadar zor olduğunu bilmiyor
Ama güneş enerjisinin fiyatı düşmeye devam ediyor; asıl darboğaz gece ya da bulutlu havadaki enerji arzı
Gerçekte yeni değiller, sadece “gelecek odaklı” imajı sürdürmeye yarıyorlar
Sonuçta bu, gelecek vaadi üzerine kurulmuş bir pazarlama
Veri merkezlerine yönelik tepki büyüyünce, yatırımcıları “uzaya taşıyacağız” tarzı bir bilim kurgu vizyonuyla rahatlatıyorlar
Bu aptallık değil; çünkü hedef “olabildiğince hızlı para kazanmak”
Theranos, WeWork, Tesla, NFT, Crypto gibi örnekler akla geliyor
Ben de şüpheliyim ama soğutma konusunda ISS ile küçük uydu kümelerini karşılaştırmak uygun değil diye düşünüyorum
ISS’in 16kW’lık soğutma sistemi büyük yapılar için; Suncatcher ise 2kW seviyesinde küçük bir uydu
Optik bağlantılarla birbirine bağlı bir küçük uydu kümesi için pasif soğutma yeterli olabilir
Yine de fırlatmaların iklim etkisi ve 5 yıllık kısa ömür daha büyük sorun gibi görünüyor
2kW, modern uyduların sınırlarına hiç yakın değil
『A City on Mars』 kitabına bakarsanız
Ay ya da Mars’ta kendi kendine yeten yerleşimler kurmak neredeyse imkansız deniyor
Antarktika üsleri ya da Biosphere II örneklerinde olduğu gibi, ikmal olmadan sürdürmek zor
Sonuç şu: Dünya’daki en kötü arazi bile Mars’taki en iyi gayrimenkulden daha iyi
Bu arada HN’de paylaşılan dünyanın en izole yerleşimine dair belgesel de ilginçti
İlgili bağlantı
Daha dengeli bir bakış için 『The Case for Mars』 gibi karşı argüman içeren kitaplar da okunmalı
Sorun çözmeye dönük yaklaşım eksikti
Bunun yerine NSS’nin itiraz makalesini de okumanızı öneririm
Karadaki veri merkezlerinin daha ucuz olduğu doğru ama makalede gözden kaçan bazı noktalar var
ISS 30 yıllık teknoloji ve bugün güneş paneli verimliliği çok daha yüksek
Starship ve New Glenn sayesinde fırlatma maliyetleri de hızla düşüyor
Starlink zaten milyonlarca kişiye düşük gecikmeli internet sağlıyor
Uzaydan güneş enerjisi aktarımı da artık bilim kurgu değil
Teknoloji gelişmeye devam ederse bugün gerçekçi görünmeyen şeyler de mümkün olabilir
Güneş paneli verimi artsa da soğutma sorunu çözülmüyor
Ayrıca Starlink hızları, karasal fiber kabloyla karşılaştırıldığında daha yavaş ve gecikmesi daha yüksek
Uzaydan güneş enerjisi de onlarca yıldır konuşuluyor ama ekonomik olmadı
Tek bir GPU rafı bile onlarca kW ister ve ağırlığı tonlarla ölçülür
Sonuçta jeosenkron yörüngeye çıkarsanız güç daha istikrarlı olur ama gecikme artar
Öğrenme eğrisi gibi laflar edilse de ortada somut ilerleme yok
Ama sayı ve dayanak içermeyen iddiaların hiçbir anlamı yok
Gerçekten uzay donanımı üretmiş insanlarla kıyaslanacak yetkinliği var mı, bunu sormak isterim
Güneş panelleri uzayda çok daha hafif tasarlanabilir
Çünkü rüzgar, yerçekimi ya da dolu gibi yükler yok
Isı atımı soğutucu akışkan dolaşımı ile çözülebilir; yüksek sıcaklıkta yayım yapıldığında radyatör alanı ciddi biçimde azalır
Radyasyon kalkanlaması da ölçek büyüdükçe daha verimli hale gelir
Sonuçta bu bir ölçek meselesi ve yeterince büyütülürse çözülebilir diye düşünüyorum
Uzay veri merkezi fikri aslında devlet denetiminden kaçma girişimi gibi görünüyor
Devletler araziyi, elektriği ve internet altyapısını kontrol eder
Bu nedenle uzayda bağımsız bir altyapı kurmak, varlıkları devlet etkisinin dışında işletmeyi mümkün kılabilir
Asteroit madenciliği ve uzayda yaşam mümkün hale gelince devletlerin gücü zayıflıyor
Şirketler yeni iktidar odağına dönüşüyor
Sonunda savaş ve gri kütle (nanobot felaketi) yüzünden Dünya yok oluyor
İnsanlık bilincini robot bedenlere yükleyerek hayatta kalıyor
Tüm fırlatma şirketleri devlet iznine ve finansmanına bağımlı
Uzay altyapısı devlet saldırılarına karşı aşırı kırılgan
Devlet isterse kolayca yok edebilir
Ama ekipman insansızsa saldırı sonrası sorumluluk üstlenecek bir taraf yok
Uzay kanunsuz bir vahşi batı değil
NASA’da aviyonik sistemler üzerinde çalışmış biri olarak
Bu yazının uzay veri merkezlerinin neden mümkün olmadığını iyi özetlediğini düşünüyorum
SEU (tek olay bozunumu) ve ısı sorunu ikisi de kritik
ISS bile LEO’da (alçak Dünya yörüngesi) SEU yaşıyor ve Güney Atlantik Anomalisi bölgesinde bu daha sık oluyor
akla ilk gelen soru “Soğutmayı nasıl yapacaklar?” oldu
Airbus’ın büyük çaplı düzeltmeleri de SEU ile ilgili sorunlardandı
Hataları tespit etmek için 2’li ya da 3’lü çoğullama mantığı kullanılıyor ama bunu GPU’ya uygularsanız paralellik kaybı büyük olur
Sonuçta verimsiz kalır
İlk yatırım maliyetini yok sayarsanız soğutma giderlerinden tasarruf sağlanabilir
Muhtemelen bu, fikrin “satış noktası”
Uzaydaki enerjinin başlıca kaynakları sadece güneş ve nükleer enerji
Bu durumda ABD hükümeti ya da Suudi fonlarına güvenmek zor
Bunun yerine özel yatırım veya coin benzeri fonlar üzerinden paketlenmesi daha olası
Sonunda bir başka “uzay versiyonu WeWork + SBF + Musk” hikayesi çıkacak
Şu anda yörüngede 8.000’den fazla Starlink uydusu var
Her birinde 30㎡ güneş paneli bulunduğundan toplam alan 240 bin㎡ ediyor
Bu, ISS’in yaklaşık 10 katı ve yeni nesil versiyonların 250㎡ panel taşıması planlanıyor
Radyasyon kalkanlama ve ısı yayımı teknolojileri zaten doğrulanmış durumda
Sonuçta geriye kalan tek mesele maliyet ve uzay fırlatma maliyetleri düşmeye devam ediyor
Bakım maliyetleri de astronomik
ekonomik açıdan hiçbir anlamı yok
Makalede işaret edilen sorunlar hâlâ temelden çözülmüş değil