Big Tech各社が、衛星で太陽光エネルギーを確保し、軌道上でAI処理を担う「宇宙データセンター」構想の具体化を進めている。GoogleやSpaceX、Blue Origin、NVIDIAなどが関連する動きを見せる一方、実用化には量産・打ち上げコスト、放熱、放射線対策、通信インフラといった高いハードルが残る。

イーロン・マスク氏は、SpaceXの将来戦略として宇宙でのAIデータセンター運用に軸足を移しつつある。Amazon創業者のジェフ・ベゾス氏が率いるBlue Originも、同様の構想を打ち出している。GoogleとPlanet Labsは、衛星上でAIコンピューティングシステムをどのように運用できるか、検証を進めている。

Googleは、宇宙にデータセンターを構築する「Project SunCatcher」を進めるため、SpaceXなどと協議に入った。自社のTensor Processing Unit（TPU）を搭載した太陽光発電ベースの衛星ネットワークを整備し、「軌道AIクラウド」の実現を検討しているという。

NVIDIAもこのほど、「宇宙軌道データセンターシステムアーキテクト」に関する求人を公開した。

AIの普及で関連インフラ需要が急増する中、AI処理基盤を軌道上へ移す構想への関心は高まっている。地上では、データセンター建設を巡る規制強化や立地制約が広がっており、AI開発企業にとっては、こうした制約を回避しながら処理能力を拡張できる可能性があるためだ。

もっとも、構想の実現は容易ではない。米Wall Street Journal（WSJ）は、軌道上でデータセンターを運用するには、放射線耐性からロケット技術まで幅広い領域で技術的進展が必要だと報じた。とりわけ大きな課題は、巨額のコストをかけずに装置を量産し、打ち上げることだ。採算性に疑問を投げかけるエンジニアもおり、未解決の論点は多い。

宇宙でAIデータセンターを稼働させるには、AIチップを大規模に搭載した衛星群が必要になる。加えて、演算に必要な電力を賄う大規模な太陽光パネルも欠かせない。WSJによると、こうした衛星は太陽光をできるだけ長く受けられるよう、地球の極域上空を通る軌道を飛行する見通しだ。

衛星は数十年にわたり太陽光で運用されてきたが、AI向けではその規模を大幅に拡張しなければならない。WSJは、国際宇宙ステーションの発電能力では先端AIチップ約100個を動かす程度にとどまる一方、宇宙データセンターでは多数の衛星に搭載した数千〜数万個規模のチップを駆動する電力が必要になる可能性があると伝えた。

超大型の太陽光アレイにも注目が集まる。Rocket Labの最高経営責任者（CEO）、ピーター・ベック氏は今年初め、投資家に対し「数キロメートル規模の太陽光アレイが必要になる」と述べた。

仮に電力確保のめどが立っても、次の難題は熱管理だ。宇宙は低温かつ真空だが、その環境がそのまま冷却に有利に働くわけではない。AIチップを継続的に動かすには高度な温度制御が必要で、発熱の大きい半導体を安定して冷却できるかが、宇宙データセンターのコスト競争力を左右する。

AI衛星は、チップの熱を逃がすためにラジエーターを用いるとみられる。ただ、ラジエーターの大型化や放熱補助装置の追加は衛星重量の増加につながる。WSJは、宇宙技術コンサルタントのサンタニ・ラオ氏の話として、大型ラジエーターは故障リスクが高く、コスト上昇要因にもなり得ると報じた。

ITmediaも、宇宙は「冷たい」という一般的なイメージとは異なり、真空環境では熱を外部へ逃がす手段が限られるため、高発熱のコンピューティング機器の冷却はむしろ難しいと指摘している。地上では空気や水を使った放熱が可能だが、宇宙では高真空のため伝導や対流が使えず、実質的に放射に頼るしかない。単に外気温が低いだけでは、冷却の難しさは解消しないというわけだ。

通信も、高難度の課題として残る。AI衛星同士、あるいは宇宙と地上の間で大量のデータを安定的にやり取りする必要があるためだ。「宇宙レーザー」とも呼ばれる光通信リンク（optical links）は衛星間伝送に活用できるが、WSJによると大量のエネルギーを消費し、送信データ量が増えるほど必要な電力も膨らむ。

加えて、宇宙空間でデータを送るには、衛星搭載レーザーの向きを高精度で制御しなければならない。宇宙データセンターのような大規模システムでは、これは極めて難しい作業になるとの見方がある。地上との通信にも別の制約がある。WSJは、アリゾナ州立大学のダニエル・ブリス工学教授の話として、多くの宇宙データセンター構想は地上向け通信に無線周波数（RF）を想定しているものの、RF通信では伝送容量に限界があると伝えた。