Мы в шаге от превращения в межпланетную цивилизацию? Как Маск планирует вывезти человечество в космос на ИИ-спутниках

Привет, Хабр! Полеты на Марс стоят денег. Очень много денег. SpaceX запросила у американских властей разрешения на запуск до одного миллиона спутников, и все СМИ сообщили нам, что теперь четвертая планета не в сфере интересов компании. Мол, фокус на полеты в космос сменился на фокус полетов к деньгам. Реальность иная: Маск считает, что именно этот миллион спутников и обслуживающий проект город на Луне станут источником средств для полетов на другие планеты. Орбитальными дата-центрами для нейросетей, недавнее слияние SpaceX и xAI — это путь к захвату рынка ИИ, на котором и планируется добыть сотни миллиардов долларов. Попробую рассказать. почему его идея может сработать, но может и обернуться против него. Ну а какой из этих вариантов более вероятен — решать вам.

Меня зовут Александр Березин, я научный журналист и иногда пишу на интересные темы в спецпроектов МТС Web Services. В последние годы многие любители космоса разбились на две группы. Одна считает, что Илон Маск все же «прорвет реальность» и сможет достичь других небесных тел, а затем Китай и другие национальные государства будут вынуждены вступить в марсианскую гонку просто из соображений престижа. Другая полагает, что ничего этого не будет: Маск мечтатель и впереди у человечества долгое и неприятное окукливание на своей планете с борьбой за выживание в условиях демографического коллапса (есть еще те, кто ждет ресурсного, но это уже фантастика) и вызванного им резкого уменьшения количества рабочих рук.

Новый подход SpaceX к теме с «переключением с Марса на Луну» (ниже станет ясно, почему мы используем кавычки) — очень серьезная заявка на прорыв в космической отрасли. Но обо всем по порядку.

Как запустить миллион спутников в земное небо

Всего год назад Илон Маск категорически заявлял: полеты к Луне — это просто «отвлечение», надо лететь прямо к Марсу. И это не просто слова: вся техника SpaceX проектировалась с этим расчетом. На Луне легко получить водород и кислород из водного льда, но неоткуда получить метан. Зато на Марсе — просто: есть углерод в атмосфере. И вот на Starship мы видим метановое топливо, а не водородное. Так было с каждой деталью планов: у Маска в компании работают ученые, с самого начала научной карьеры исследующие терраформирование Марса суперпарниковыми газами. Таких элементов много: все они указывали на Марс.

До последней недели, когда он внезапно взял и написал: фокус внимания компании смещается на Луну. Почему так случилось — на первый взгляд непонятно. Бизнесмен два десятка лет говорил, что Луна не пригодна для длительной колонизации: нет атмосферы, низкая гравитация и так далее. Что изменилось?

Чтобы понять резкую смену курса, нам придется погрузиться в бизнес SpaceX

Напомним: недавно она слилась с xAI, а сразу вслед за этим появились сообщения о запросе ею у американских властей разрешения на запуск миллиона спутников. Это в сто раз больше, чем есть у SpaceX сегодня, и это существенно больше, чем нужно даже для полного развертывания Starlink. Зачем столько?

И об этом компания Маска не стала молчать: бизнесмен объяснил, что планирует массово строить дата-центры на орбите. Это кажется абсурдом, потому что вывод грузов в космос даже по себестоимости все еще обходится Маску в тысячу долларов за килограмм. Но в реальности ситуация чуть иная.
Дело в том, что сейчас он ведет разработку носителя Starship, первичной целью которого заявлена цена доставки грузов на орбиту в 100 долларов за килограмм. В перспективе намечены цифры в 50 и 20 долларов. Последняя труднодостижима, а вот 50 долларов за килограмм вполне реальны. При полезной нагрузке в 100 тонн это требует цены одного пуска ниже 10 миллионов долларов. Учитывая, что топливо на полную заправку Starship стоит пару миллионов, хотя бы стократная многоразовость позволит добиться таких цифр.

Но уже при 100 долларах за килограмм для оборудования дата-центров цена доставки становится меньше цены этого самого оборудования

То есть по капитальным затратам дата-центры в космосе становятся не так уж и далеки от наземных. При этом дата-центры для тренировки нейросетей в США открывать очень и очень сложно. Кроме обычной бюрократии проблема еще в энергетике. Открывать даже быстрые и недорогие в постройке газотурбинные электростанции с нужной скоростью сложно: мир не производит нужного объема газовых турбин. И в отличие от солнечных батарей это не массмаркет: там нельзя кратно нарастить выпуск за счет простаивающих мощностей.

На орбите ситуация иная: обычные солнечные батареи на кремнии сегодня стоят дешево. На Земле от них дата-центры не запитаешь: ночью солнца нет, за зиму даже в Египте солнечного света на квадратный метр падает кратно меньше, чем летом. Зато в космосе все не так.

На орбитах типа рассвет-закат (dawn-dusk) нет очередей и нет разрешений. И, что с энергетической точки зрения главное, нет ежедневных дня и ночи. Орбитами типа рассвет-закат называют солнечно-синхронные орбиты на высотах 600–800 километров, при которых плоскость орбиты перпендикулярна направлению на Солнце. Поэтому всё, что на ней, движется вдоль линии терминатора — границы земного дня и ночи. Это большая разница с обычными спутниками на низких орбитах или МКС, не освещаемых Солнцем на примерно половине каждого из своих стоминутных витков вокруг Земли.

Есть периоды затмений: если такой спутник в северном полушарии, то в зимнее и летнее солнцестояние он по нескольку недель в году будет на части своих витков вокруг планеты попадать в тень Земли на пару десятков минут в витке. Но в целом 85% времени он останется освещенным Солнцем. Что не менее важно: обратная его сторона при этом будет затенена материалом самого спутника и сможет все время работать на охлаждение.

Именно на таких орбитах в теории и можно разместить орбитальные дата-центры. 85% времени они будут работать даже при почти нулевых батареях, а если им чуть добавить батарей — они дотянут и до 100%. Хотя точно ли это нужно — еще вопрос. В конце концов, дата-центрам, тренирующим нейросети, нужно выдавать объем вычислений в год, а не каждый час каждого дня. Не исключено, что паузы на 20 минут на виток как раз для таких дата-центров не особо критичны.

Маск утверждает, что его компания сможет запускать спутники с электрической мощностью по 100 киловатт на тонну запускаемой массы. При этом общая мощность спутников для орбитальных дата-центров, по его словам, должна быть не менее 100 гигаватт каждый год. Подчеркнем: такой планируется не общая мощность всех ИИ-спутников, как иногда пишут на Хабре, а именно выводимая каждый год. Это миллион тонн в год, то есть в итоге спутниковая группировка для тренировки нейросетей явно должна превысить миллион спутников. Все это может показаться научной фантастикой, но таков план.

При чем тут электромагнитная пушка на Луне

Следующим пунктом этой программы будут запуски уже не с Земли:

Мысль Маска тут проста: массовые запуски таких спутников с Луны организовать существенно проще, чем с Земли. Даже уровень в две тысячи пусков в год вызовет заметное снижение концентрации озона в мировом масштабе — до 0,3%.

Starship используют жидкий метан, чьи продукты горения менее опасны для озона, чем керосин, доминирующий в запусках сегодня. Но и топлива в нем на порядок больше, чем в современных ракетах, плюс при возврате первой и вторых ступеней в атмосферу неизбежна дополнительная генерация окислов азота. Вряд ли экологи будут в восторге. Луна, со своей стороны, пока свободна от присутствия зеленых и вряд ли выразит протесты по поводу строительства электромагнитной катапульты на ее поверхности.

Электромагнитная катапульта на Луне намного реалистичнее, чем на нашей планете, где ей мешает атмосфера. И она действительно пригодна для пусков высокой частоты. Но это не значит, что пуски с Луны выглядят совсем простым и легким делом. Баллистика говорит нам, что если просто запускать спутник оттуда к околоземной орбите, то ему, после падения «к Земле» придется как-то тормозить, выдавая дополнительный импульс. Кто будет его тормозить — Starship ли, специализированные ли орбитальные буксиры — это вопрос. Можно, конечно, тренировать нейросети и на орбите Селены, но тогда пинг от них до Земли будет 2700 миллисекунд, что вряд ли понравится заказчикам.

Как решить проблему охлаждения

Многие критики идей об орбитальных дата-центрах уверены, что это все хайп. Ведь в космосе не работает конвекция, то есть охлаждение возможно только с помощью радиаторов.

Такие возражения ему выдвигали и комментаторы в Твиттере. Маск им ответил, поэтому мы знаем, как он планирует решить проблему охлаждения. Глава SpaceX намерен использовать самую устойчивую к нагреву память, основанную на архитектуре NVIDIA Blackwell, но охлаждаемую микрофлюидикой — микроканалами, по которым идет жидкость, способная хорошо отводить тепло при этой температуре и оставаться стабильной. Сегодня подобный подход уже используются в военной электронике с применением синтетических масел разных типов.

+97 по Цельсию (370 К), о которых он говорит в твите, только выглядят нелогичной температурой для работы GPU. Дело в том, что по закону Стефана — Больцмана излучение растет пропорционально четвертой степени температуры. Что это значит на практике? Современные системы радиаторного охлаждения на аммиаке у МКС весят не менее 25 килограмм на каждый отводимый киловатт тепла. И основная часть массы приходится на радиаторы, ведь их площадь — больше двух квадратных метров на киловатт отводимого тепла. Однако при подъеме температуры охлаждаемого объекта с 290 до 370 кельвинов требуемая площадь радиаторов падает в два с лишним раза. 100-киловаттный ИИ-спутник SpaceX при такой рабочей температуре потребует лишь 100 квадратных метров радиаторов охлаждения.
«Всего лишь», — хмыкнет читатель. Для конструкции спутника в одну тонну это ведь очень много. Все так, но есть нюанс: инженеры давно говорят о том, что радиаторы охлаждения можно выполнять на одной конструктивной основе с солнечными батареями. Их нижние поверхности и сейчас отводят тепло, ведь 75% энергии солнечных лучей кремниевые фотоэлементы не преобразуют в электричество, а рассеивают в виде тепла. Нижняя поверхность может нести на себе и трубки, отводящие тепло от GPU на борту AI-спутника. Тем более что для выработки 100 киловатт на земной орбите солнечных батарей все равно потребуется не менее трех сотен квадратных метров.

То есть поверхность радиаторов охлаждения для компании не такая уж и большая проблема

Сложнее окажется сделать солнечные батареи, весящие настолько мало, чтобы три сотни их квадратных метров весили всего несколько сот килограмм. Получается, они должны весить всего килограмм на квадратный метр. Примеры близких к этому уровню технологий в принципе есть: в 2024 году в Nature были описаны кремниевые фотоэлементы с отдачей в 1,9 грамм на ватт, с ничтожной толщиной фотоэлемента в 57 микрометров. На 100 киловатт мощности ИИ-спутника такая солнечная батарея весила бы всего полсотни килограмм и была настолько тонкой, что ее можно было бы свернуть в рулон или космическое оригами, не боясь трещин.

Но надо понимать, что от технологии прототипа до серийного изделия, размещаемого на алюминиевой подложке в реальном космическом спутнике, — годы и годы работы. Создать сверхлегкие фотоэлементы, по обратной стороне которых будут маслорадиаторы (фреонорадиаторы?), отводящие по трубкам еще и тепло от GPU из самого спутника, — по-настоящему сложная, пионерская задача.

Маск не скрывает, что хочет развернуть в космосе дата-центры с общим энергопотреблением больше, чем у всех наземных США. Причем сделать это быстро — за пару лет после начала массовых пусков. Он отмечает, что фотоэлементы на Земле уже можно выпускать темпом 1,5 триллиона киловатт в год.

Здесь, на планете, их развертывание ограничено

Быстрое наращивание мощностей упирается в темпы строительства, скорость получения разрешений и еще больше — в потенциальную мощность. Киловатт солнечной батареи даже в Сахаре не может вырабатывать и 4000 киловатт-часов за год. Даже в самых солнечных районах США эта цифра падает до 2000 киловатт-часов в год. На солнечно-синхронных орбитах типа рассвет-закат эта цифра подпрыгивает до 8000 киловатт-часов в год. Минус протесты зеленых по поводу того, что солнечные электростанции угрожают местообитаниям редких черепах. Минус общественные слушания и согласования с владельцами земли, которой на орбите просто нет.

Все это с технической точки зрения может выглядеть авантюрой, в которую 20 лет назад вряд ли кто-то решился бы вложить большие деньги. Но кто мог бы 10 лет назад представить себе нынешний размах строительства дата-центров на Земле?

Это куда больше средств, чем нужно для разработки Starship (та, напомним, пока обходится примерно в миллиард долларов в год). Ясно, что Маск всерьез нацелен попробовать реализовать орбитальные дата-центры в широчайших масштабах.

Небольшой буст в пару-тройку сотен миллиардов долларов выстраивает планы Маска в четкую последовательность

С таким финансированием создание какого-то поселения на Луне (для начала с целью строительства электромагнитной пушки, потом — с целью начала производства там спутников) теоретически возможно. Да, доставить туда 100 тонн грузов Starship сможет только после десяти дозаправок на орбите. А значит, при намечаемой среднесрочной цене одного пуска в пять миллионов долларов, каждый килограмм доставленный на земной спутник обойдется в 500 долларов.

После доставки оборудования, ИИ-спутники можно будет делать на самой Луне. Из анализа грунта, привезенного «Аполлонами», мы знаем, что там есть и алюминий, и кремний, и вообще едва ли не все металлы, доступные на Земле. Так что организовать там производство в общем-то можно.

Но возникнут и серьезные трудности:
1. Доставка килограмма груза на Марс требует меньше топлива, чем на Луну, хотя она и в 250 раз ближе.

2. Работа на поверхности Луны из-за более абразивной пыли (с ее электростатикой, обусловленной солнечным ветром при отсутствии атмосферы) будет тяжелее, чем на Марсе, хотя сила тяжести на Луне в 2,2 раза меньше марсианской.

Резюме по развороту Маска от Марса к Луне пока выглядит смешанным.

В СМИ все эти телодвижения SpaceX пытаются трактовать как «отложил Марс ради денег»

Но это довольно грубая ошибка: уже после своей переориентации на Луну, Маск повторил точно те же сроки начала строительства города на Марсе, что озвучивал и до этого. Он ясно дал понять, что лунная история встроена в механизм зарабатывания денег (очень больших денег), без которых процесс превращения человека в мультипланетный вид не пойдет.

Процитируем его письмо к сотрудникам SpaceX:

И это не первый раз, когда он делает такой шаг. В презентации десятилетней давности напротив «источника финансирования» у Маска стояло «воровать нижнее белье (?)».

Именно в поисках такого источника финансирования восемь лет назад он и запустил проект Starlink. Дата-центры на орбите — шаг из того же ряда, просто с большей ожидаемой Маском потенциальной емкостью рынка.

Почти наверняка он получит от этого решения сотни миллиардов долларов на близящемся IPO. Почти наверняка по пути его компании удастся сделать спутники намного более энерговооруженными и компактными. Почти наверняка будет создан какой-то лунный городок минимальных размеров — 300 миллиардов долларов на все это хватит.

Но вот коммерческий успех миллиона летающих дата-центров на орбите никак нельзя назвать гарантированным. А уж самоподдерживающийся лунный город пока выглядит технически куда более сложным, чем высадка людей на Марсе. Топлива и пота на последнюю уж точно ушло бы намного меньше.

Луна появилась на этой карте только потому, что ИИ-спутники к Земле с нее запустить хотя бы в теории и с допущениями рационально, а вот с Марса — никак.

Starlink в 2018 году стал первым из таких средств сбора средств на космос. Проект выстрелил и приносит полдюжины миллиардов долларов выручки. Но этого достаточно только для НИОКР по Starship. А чтобы создать колонию на другом мире, нужно на порядок больше. Не факт, что спутниковый интернет сможет дать нужные средства. А вот в дата-центры и ИИ сейчас вкачивают огромные средства, много десятков миллиардов долларов каждый год, и это консервативная оценка. Где еще можно собрать столько денег на космос?

Все это звучит хорошо, но даже если описанные выше технические вопросы удастся решить, вся эта красивая идея упирается в одно очень важное предположение:

Чтобы попасть в мир ИИ-мир будущего, придется рискнуть настоящим

Логика главы SpaceX такова: без ИИ не сделать человекоподобных роботов, способных заменить людей на всех производствах. Не сделать автономный транспорт. Не добиться успеха в поисках принципиально новых материалов и кто знает чего еще, что откроют нейросети в будущем. Значит, ставка на них, даже рискованная и дорогая, оправданна.

Но стоит помнить, что не все видят будущее нейросетей столь же ярким. Обратимся к фактам: xAI, с которой слилась SpaceX, в прошлом году заработала менее миллиарда долларов, а убытков ожидает на 13 миллиардов. Это крупнейшие годовые убытки одной компании-стартапа в истории. Другие компании в той же области показывают динамику не намного лучше.

Попытки Tesla выиграть у конкурентов за счет ставки на полный автопилот и роботакси, заставили ее вложить в нейросети почти все средства на НИОКР. В результате в 2020-х компания не разработала вообще ни одной целиком новой автомобильной платформы, хотя в 2010-х сделала их сразу несколько. Итоги? Продажи Tesla падают годы подряд, а продажи ее китайских конкурентов — которые не вложили столько в ИИ, зато вложили в новые платформы — напротив, растут.

Я не буду пространно цитировать специалистов по мозгу человека, категорически утверждающих, что компьютерные нейронные сети не имеют ничего общего (кроме названия) с биологическими нейросетями и поэтому вряд ли сравняются с людьми по возможностям. Упомяну лишь, что если они правы, то огромная индустрия дата-центров вокруг нейросетей может не окупиться даже в ее наземном сегменте. И если это случится, «золотой теленок» xAI, который SpaceX поглотила в надежде собрать денег на экспансию в космос, может стать тазиком с бетоном на ногах планов по становлению человечества как межпланетного вида.
И это было бы крайне печальным развитием событий. Потому что других игроков, способных доставить людей на другие небесные тела в серьезных количествах, в современном мире можно пересчитать по пальцам. Причем одной руки.