Googles Orbital-Test für KI-Rechenzentren: 15 Minuten Kühlung, 1 kW Solarstrom

Der Satellit heißt MVP. Er ist ungefähr so groß wie ein Kühlschrank. Darin stecken vier von Googles eigenen Tensor Processing Units, dieselbe Beschleuniger-Hardware, die das Unternehmen in irdischen Servern zum Trainieren von Modellen und für Inferenz nutzt. Ars Technica meldete am 24. September, der Start sei für den 1. Oktober im Rahmen des Rideshare-Flugs Transporter-18 an Bord einer Falcon 9 von SpaceX gebucht. Tom's Hardware nennt als Startplatz die Vandenberg Space Force Base in Kalifornien.

Den Satelliten hat Google nicht selbst gebaut. Laut Ars Technica stammt er von Planet Labs, einem Anbieter von Erdbeobachtungsbildern. Ursprünglich wollte Google 2027 zwei eigene Satelliten fliegen lassen, entschied sich dann aber für ein schnelleres Vorgehen und baute seine KI-Hardware in einen Satelliten ein, den Planet Labs bereits für einen früheren Test zusammengesetzt hatte. Tom's Hardware beschreibt das größere Vorhaben als Project Suncatcher.

Strom wie eine Mikrowelle, Kühlung per Radiator

Das Energiekontingent zeigt am deutlichsten, wie klein dieser Test ist. Ars Technica zufolge liefern die Solarpaneele rund ein Kilowatt, genug für eine Mikrowelle oder einen Haartrockner. Tom's Hardware nennt dieselbe Zahl und merkt an, die Fähigkeiten des Satelliten ähnelten denen eines einzelnen irdischen Servers. Am Boden betreibt ein Rechenzentrum Tausende solcher Chips und zieht Megawatt. Genau deshalb taucht orbitales Rechnen in KI-Kreisen immer wieder auf.

Die Kühlung ist das schwierigere Problem, und beide Publikationen bezeichnen sie als größte offene Frage. Im Weltraum gibt es Radiatoren, doch sie sind darauf ausgelegt, verhältnismäßig wenig Wärme abzugeben, während KI-Beschleuniger weit mehr erzeugen. Googles Antwort besteht laut Ars Technica aus einer Schicht formbaren Wärmeleitmaterials, das jeden Chip mit Wärmerohren aus Aluminium und Kupfer verbindet. Diese leiten die Wärme in einen Radiator, der sie in den Weltraum abstrahlt. Tom's Hardware weist auf die offensichtliche Lücke dieses Entwurfs hin: In der Umlaufbahn gibt es keine Luft, der übliche Ansatz mit Lüftern funktioniert also schlicht nicht.

Das Ergebnis ist kein Server, sondern ein Tastverhältnis. Die Chips laufen in Stößen von etwa 15 Minuten, danach müssen sie abschalten und die Radiatoren aufholen lassen, so Ars Technica. Tom's Hardware beschreibt dieselbe Grenze als Überhitzung, die Abschaltungen erzwingt. Google will die TPUs im Test mit Gemini-Modellen betreiben.

"We don't expect, to be perfectly frank, that we'll have anything usefully operational in the next few years," sagte James Manyika, Senior Vice President of Research bei Google, der New York Times, zitiert nach Tom's Hardware.

Manyika verglich das Vorhaben mit Googles Programm für fahrerlose Autos, das das Unternehmen laut Tom's Hardware etwa 15 Jahre lang testete, bevor etwas ausgeliefert wurde. Nach dieser Schätzung liegt zwischen einem Satelliten mit vier Chips und einem funktionierenden orbitalen Rechenzentrum eine Spanne von rund 15 Jahren. Google will als Nächstes zwei Satelliten starten. Tom's Hardware berichtet, langfristige Pläne hätten vernetzte Flotten von mehr als 80 Satelliten ins Spiel gebracht, verbunden über schnelle Laserstrecken, die wohl eigene Starts statt Rideshares erfordern würden.

Strahlung, Bitfehler und eine Umlaufbahn von sechs Jahren

Strahlung ist das andere physikalische Problem. Tom's Hardware merkt an, Strahlung im Weltraum könne Bitfehler verursachen, die verändern, wie Chips Daten verarbeiten, und Googles derzeitige Antwort sei, die Chips regelmäßig neu zu starten, um sie zurückzusetzen. Ars Technica ergänzt, auch Vibrationen und hohe G-Kräfte beim Start seien ein Risiko, und es handle sich um dieselben TPUs, die Google in Bodenserver einbaut, nicht um strahlungsgehärtete Bauteile.

Der Satellit soll bis zu einem Jahr lang KI-Anfragen bearbeiten, so Tom's Hardware, bleibt aber bis zu sechs Jahre im Orbit, bevor die Schwerkraft ihn zum Verglühen beim Wiedereintritt herunterholt. Ars Technica berichtet, er werde nur wenige Monate in Betrieb sein. Darin unterscheiden sich die beiden Publikationen, und Google hat keine Zahl veröffentlicht, die das klärt.

Google ist mit dem Blick nach oben nicht allein. Tom's Hardware merkt an, Elon Musk, Jeff Bezos und Sam Altman hätten alle orbitales Rechnen beschworen, China habe bereits KI-Rechenleistung in die Umlaufbahn gebracht, und Intel halte ein Patent in diesem Bereich. Die Anziehungskraft ist einfach: Solarstrom ist im Weltraum unterbrechungsfrei, und die Flächen, das Wasser und die Netzanbindungen, um die irdische KI-Rechenzentren streiten, gibt es dort oben nicht.

Das Gegenargument sind die Kosten. Ein von Tom's Hardware zitierter Kommentator rechnete vor, einen einzelnen Server ins All zu schießen, um Kühlkosten zu senken, ergebe wenig Sinn, wenn ein Kilowatt nicht einmal ein einzelnes Netzteil in einem normalen Server versorgt. Ein anderer Kommentator argumentierte, der Zweck des Experiments sei zu lernen, wie Rechnen im Weltraum funktionieren könnte, nicht beim ersten Flug kosteneffizient zu sein. Beide Reaktionen stehen unter demselben Artikel, und keine davon ist eine Position von Google.

Unterdessen: das Netz und die Aufsichtsbehörden

Der Orbitaltest fällt in eine Woche, in der die Stromversorgung irdischer Rechenzentren ohnehin in den Nachrichten war. The Register meldete am 25. September, das US-Energieministerium habe 5,25 Milliarden US-Dollar für Netzverbesserungen angekündigt, bestehend aus 1,9 Milliarden US-Dollar Bundesmitteln und 3,35 Milliarden US-Dollar an Kostenteilungsmitteln. Das Programm umfasst 31 Projekte in 26 Bundesstaaten und soll laut Energieministerium mindestens 23 Gigawatt zusätzliche Kapazität freisetzen.

Das Geld ist nicht für neue Erzeugung gedacht. Die Projekte sollen mehr als 1.500 Meilen Übertragungsleitungen neu bespannen oder wieder aufbauen und netzverbessernde Technologien wie Sensoren und Leistungsflussregler auf 21.000 Meilen Infrastruktur einsetzen. US-Energieminister Chris Wright erklärte in einer Stellungnahme, die Investitionen würden "will get more out of the infrastructure we already have, move more electricity across the grid, and help deliver affordable, reliable, and secure power that will fuel American prosperity for decades to come."

The Register zitiert außerdem eine Warnung von Moody's von Anfang September, das Tempo des Rechenzentrumsbaus übersteige die Geschwindigkeit, mit der das US-Netz die nötige Kapazität zubauen kann. Moody's schätzt, dass der Stromverbrauch US-amerikanischer Rechenzentren bis 2030 auf 426 TWh steigt, fast doppelt so viel wie 2025, so The Register.

Auch die Aufsichtsbehörden werden aktiv, und nicht immer in die Richtung, die Betreiber mögen. Ars Technica meldete am 24. September, New Jersey habe DataOne mit 1,1 Millionen US-Dollar bestraft, weil das Unternehmen heimlich Gasgeneratoren installiert und betrieben hatte, entgegen dem Air Pollution Control Act des Bundesstaates. Der Fall begann mit Wärmebild-Drohnenaufnahmen, die The Guardian und Floodlight News im August gesammelt hatten und die 45 von 62 Gasgeneratoren in Betrieb zeigten.

Keiner der Generatoren besaß die für Anlagen ab 37 Kilowatt nötigen Genehmigungen, so Ars Technica, obwohl sie mit 1.982 Kilowatt liefen, mehr als das 50-Fache der Schwelle des Bundesstaates. Das Umweltministerium von New Jersey erklärte, solche Generatoren stießen Kohlendioxid, Stickoxide, Kohlenmonoxid und andere Verbrennungsstoffe aus, die Asthma verschlimmern, Herzinfarkte auslösen und frühe Todesfälle verursachen können. DEP-Kommissar Ed Potosnak nannte die Maßnahme die größte, die je gegen ein Rechenzentrum in New Jersey ergriffen wurde, und sagte, Rechenzentren würden in diesem Bundesstaat nicht "constructed or operated with impunity in this state."

DataOne hat 45 Tage Zeit, Genehmigungen zu beantragen oder den Betrieb einzustellen, darf die Motoren aber weiterlaufen lassen, solange das Unternehmen sie beantragt. Ein Sprecher des Unternehmens sagte der New York Times, DataOne werde Luftgenehmigungen für die temporären Generatoren beantragen, "disagreed" mit der Geldstrafe und die Anlage stelle auf emissionsarme Brennstoffzellen um. Von der Times zitierte Anwohner ließen sich davon nicht überzeugen. Tiffany Leone-Vespa fragte, was die Nachbarschaft seit dem genehmigungslosen Betrieb der Generatoren eingeatmet habe. Steve Brown nannte es eine Vereinbarung nach dem Muster "don't ask for permission, just ask for forgiveness later".

Beide Geschichten verbindet, dass Strom und Wärme die begrenzenden Faktoren sind, ob das Rack nun in Vineland, New Jersey steht oder im niedrigen Erdorbit. Am Boden lauten die Antworten bisher Netzausbau, Neubesannung, Brennstoffzellen und, im Fall von New Jersey, eine siebenstellige Geldstrafe. Im Orbit lauten sie Radiator, 15-Minuten-Tastverhältnis und viele offene Fragen, die ein kühlschrankgroßer Satellit nach dem 1. Oktober zu beantworten beginnen soll.