Data center nello spazio, si può davvero spostare il cloud in orbita?

Data center in orbita, alimentati dall’energia solare e capaci di elaborare enormi quantità di informazioni senza occupare terreno né consumare direttamente l’acqua e l’elettricità necessarie alle infrastrutture terrestri. L’idea sembra presa da qualche serie sci-fi degli anni ’70 ma è ormai abbastanza concreta da essere oggetto di studi governativi, ricerche e progetti di fattibilità industriale. A fare il punto è un nuovo rapporto dell’Information Technology and Innovation Foundation che prova soprattutto a separare ciò che potrebbe effettivamente funzionare dalle aspettative più spettacolari. La prima conclusione è forse la più importante: i data center spaziali non sono destinati, almeno nel prossimo futuro, a sostituire quelli sulla Terra. È molto più probabile che diventino un’infrastruttura complementare, specializzata in alcuni compiti per i quali elaborare le informazioni direttamente nello spazio offra naturalmente un vantaggio concreto. Perché elaborare i dati direttamente nello spazio Il caso più convincente riguarda proprio i dati che nascono già in orbita. Satelliti per l’osservazione della Terra, sistemi di telerilevamento e veicoli spaziali producono quantità di informazioni che oggi devono in larga parte essere trasmesse a terra prima di poter essere elaborate. Spostare parte della capacità di calcolo vicino alla fonte consentirebbe invece di analizzare le informazioni direttamente nello spazio e inviare sulla Terra soltanto ciò che serve. Secondo l’ITIF questo potrebbe ridurre la quantità di dati da trasmettere e rendere più rapide alcune operazioni, soprattutto quando una decisione deve essere presa in orbita senza aspettare la comunicazione con le infrastrutture terrestri. È, avete intuito, il principio dell’edge computing portato letteralmente fuori dal pianeta. Tra gli utilizzi indicati dal rapporto ci sono l’osservazione terrestre, il telerilevamento, la ricerca spaziale e l’autonomia dei veicoli. In prospettiva, sistemi distribuiti di calcolo potrebbero essere utili anche per alcune missioni lunari e nello spazio cislunare del prossimo futuro, come quelli del programma Artemide. C’è poi un secondo possibile vantaggio. I data center terrestri richiedono grandi quantità di suolo, elettricità e acqua. Il rapporto ITIF, richiamando un’analisi del Government Accountability Office statunitense e il progetto sperimentale Suncatcher di Google, osserva che trasferire determinate attività di calcolo nello spazio potrebbe ridurre parte di questa pressione. Ma gli autori invitano a non trasformare questa possibilità in una certezza: il vantaggio andrebbe calcolato considerando l’intero ciclo di vita dell’infrastruttura compresi lancio, comunicazioni, manutenzione e sostituzione dei satelliti. Alla fine dei conti, forse, non converrebbe poi così tanto? Il grande problema è il calore Paradossalmente, uno dei maggiori ostacoli alla costruzione di un data center nello spazio è proprio ciò che sulla Terra sembra più semplice: raffreddarlo. I server producono grandi quantità di calore. Nei data center terrestri questo viene smaltito attraverso sistemi ad aria o a liquido che possono infine trasferirlo nell’ambiente circostante. Nel vuoto dello spazio non è possibile utilizzare la convezione: il calore prodotto dalle apparecchiature deve essere quindi disperso attraverso radiazione termica. Questo significherebbe installare radiatori e trovare un equilibrio fra superficie necessaria, massa del satellite, geometria della struttura e densità di potenza. Disporre di molta energia solare, dunque, non risolve automaticamente il problema: più capacità di calcolo significa anche più calore da eliminare. Radiazioni e computer che non puoi semplicemente riparare C’è poi l’ambiente spaziale. Le radiazioni ionizzanti e le particelle energetiche possono aumentare il rischio di guasti, deteriorare i componenti e in definitiva ridurre la vita utile dell’hardware. È possibile proteggere i sistemi in modo più robusto, certo, ma secondo il rapporto questo comporterebbe a sua volta più massa, maggiori consumi, costi superiori e ulteriore complessità ingegneristica. Soprattutto, un server sulla Terra può essere riparato, ampliato o sostituito con relativa facilità. Uno spedito nello spazio no. Le opportunità di intervento fisico rimangono limitate, costose o, per alcune configurazioni, semplicemente impossibili. Il problema è particolarmente significativo per esempio per la sostituzione di schede e componenti hardware che diventino rapidamente obsoleti. Un sistema spaziale potrebbe per esempio richiedere tempi di progettazione e lancio incompatibili con la velocità con cui vengono aggiornati i processori dei grandi data center terrestri. Il risultato, sottolinea l’ITIF, potrebbe essere una vita economicamente utile dell’hardware più breve, con un conseguente aumento dei costi complessivi. Anche un data center in orbita può essere hackerato Portare i server nello spazio non significa neppure sottrarli alle minacce informatiche. Al contrario, la superficie d’attacco potrebbe comprendere contemporaneamente satelliti, collegamenti di comunicazione, infrastrutture terrestri e sistemi cloud utilizzati per gestirli. I canali di comando e telemetria possono essere esposti a tentativi di accesso non autorizzato o spoofing, mentre le comunicazioni radio possono subire interferenze intenzionali. A questi rischi si aggiungono quelli della catena di fornitura, del firmware compromesso e delle minacce interne. E, ancora una volta, la difficoltà di intervenire fisicamente sull’hardware rende particolarmente importanti ridondanza, autenticazione, crittografia e capacità di resistere ai guasti. Terra contro spazio: per ora non c’è partita Nel confronto tracciato dall’ITIF, i data center tradizionali mantengono vantaggi molto concreti: energia a costi inferiori, connessioni in fibra ad alta capacità, manutenzione ordinaria, possibilità di aggiornare continuamente l’hardware e costi per unità di capacità di calcolo più bassi. Le strutture orbitali hanno invece senso soprattutto là dove la loro posizione costituisce essa stessa un vantaggio: elaborazione dei dati prodotti nello spazio, autonomia dei veicoli, telerilevamento e edge computing orbitale. Per questo il rapporto invita a non immaginare una migrazione del cloud dalla Terra allo spazio. La domanda corretta da farsi è per quali specifiche attività i benefici dell’elaborazione in orbita riescano a compensare costi e sfide del cloud spaziale. E poi c’è il traffico nello spazio Se la tecnologia dovesse funzionare, rimarrebbe infine un problema molto terrestre: le regole. Servirebbe sufficiente spettro radio per comunicare fra spazio e Terra e fra i diversi sistemi in orbita, procedure più efficienti per autorizzare satelliti e lanci e infrastrutture di lancio capaci di sostenere eventuali progetti su larga scala. Ma più infrastrutture orbitali significherebbero anche più satelliti in regioni dello spazio già clamorosamente affollate. Diventerebbero quindi ancora più importanti la prevenzione dei detriti, il loro tracciamento, la valutazione dei rischi di collisione e il coordinamento del traffico spaziale. La conclusione dell’ITIF è molto fredda. Dice che i data center orbitali potrebbero effettivamente diventare un nuovo tassello dell’infrastruttura digitale ma solo se dimostreranno sul campo di funzionare tecnicamente, avere un senso economico lungo tutto il loro ciclo di vita e rispondere a una domanda reale. Non il cloud trasferito nello Spazio, dunque, ma una nuova categoria di computer specializzati per fare nello spazio ciò che sulla Terra sarebbe meno efficiente.

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Simone Cosimi