Lonestar Data Holdings公司希望在今年晚些时候向月球表面提供一个完整的8TB系统。

2月底,当世界上第一架商业月球着陆器历史性地在月球南极附近着陆时,另一项开创性的冒险也在酝酿之中。加载到登月飞船机载计算机上的应用软件中存储着月球数据中心的雏形,以及重新定义深空计算的希望。

该原型机是直觉机器公司(Intuitive Machines)Nova-C着陆器上的六个商业有效载荷之一,属于佛罗里达州一家名为Lonestar Data Holdings的公司。经过上周的一系列测试,该公司在准备好的发言稿中表示,它已经成功地测试了在月球飞行期间以及在月球表面传输、存储和接收数字文件的能力。

直觉机器公司的Nova-C着陆器在月球南极附近着陆。它的机载计算机上包含一个软件原型,可能成为第一个月球数据中心。(来源:直觉机器)

这次演示被认为是一次试运行,是对计划于今年晚些时候进行的直觉机器公司第二次月球任务的期待,届时,Lonestar公司希望向月球表面提供一个完整的Yocto Linux系统,该系统拥有8TB存储空间。

Skycorp公司创始人兼首席技术官Dennis Wingo告诉EE Times:“这是一个成熟的Linux操作系统和数据中心。”他的公司为国际空间站构建了基于RISC-V的网络服务器。Lonestar公司聘请它为第二次登月任务构建数据硬件。

“实际上,从微观角度来看,这就是你在宏观数据中心所要做的事情。”Wingo说。

这个概念验证设备的寿命预计不会超过一个月球日,因为骤降的温度很可能使它无法工作。

“在那之后,如果它能在黑暗期过后恢复工作,那就是奇迹了。”Wingo说。

月球的温度变化范围从白天的250℉(121℃)到夜间的–208℉(–133℃)不等,这会导致电子器件内的分子发生剧烈的破坏性的膨胀和收缩。

去年,Lonestar公司筹集了500万美元的种子资金,作为开发更可持续的月球数据存在工作的一部分,该公司的创始人兼首席执行官Chris Stott表示,这在很大程度上是由市场驱动的。

“这一切都来自客户。”他说,“我们不是一家技术推动型公司。这是需求拉动。”

然而,即使在美国私人航天器成功着陆之后,实际的月球经济的雏形仍然不清晰。

2018年,美国航空航天局(NASA)启动了商业月球有效载荷服务(CLPS)计划,最初将商业月球任务合同分别以7950万美元的价格授予了总部位于匹兹堡的Astrobotic公司,以7700万美元的价格授予了总部位于休斯敦的直觉机器公司,以及以9700万美元的价格授予了Orbit Beyond公司。此后,竞争公司则竞相提供其他服务,例如GPS和Wi-Fi。Stott表示,推动当前市场需求的很大一部分原因是月球数据存储和处理对地球人的潜在应用。

他说:“我们的最终目标是全球备份、全球更新和全球恢复。”之所以选择月球,是因为它可以相对隔离全球可能发生的大规模灾难。

Lonestar公司创始人兼首席执行官Chris Stott回顾了向月球表面运送数据中心的计划。(来源:Lonestar Data Holdings)

类似于挪威斯瓦尔巴群岛的种子库为世界上大部分粮食作物提供了一种备份存储单元,如果成功的话,这一努力将有望兑现哈佛大学和威斯康星大学麦迪逊分校研究人员联合小组最近提出的政策建议,该小组也呼吁建立类似的地外备份。

这项研究由理论物理学家Avi Loeb、天体物理学家Alexandre Lazarian和研究员Carson Ezell共同撰写,他们认为,“本世纪我们的文明遭受重大灾难或生存灾难的风险正在增加”,因此需要在月球上建立一个存储系统,以“保存有关我们文明成就的宝贵信息”。

末日准备当然是一种用途。但Stott认为,那些不那么可怕的场景也有越来越大的市场,例如医疗记录和金融信息存储。鉴于月球上没有飓风和洪水等天气事件,而且月球位置偏远,因此月球位置有助于保护月球免受破坏或篡改。

然而,其他人却不那么肯定。

“如果我有大量数据,但我又不想让任何人看到,那么就可以使用掩体。”网络安全公司Jemurai的首席执行官Matt Konda告诉EE Times,“为什么要把它放在月球上?”

“如果它是联网的,”他解释道,“那它就会暴露。”

尽管如此,空空经济(即在太空中生产供太空中使用的商品和服务)的出现,很可能需要更加全面的计算基础设施。

Ramon.Space公司首席执行官Avi Shabtai表示:“无论出于何种原因,各种向太空的扩张都需要某种计算。”去年夏天,该公司宣布筹集了2600万美元资金,其中部分来自富士康旗下的Ingrasys公司,以及阿布扎比的一家投资公司。以色列人创办的Ramon.Space是Lonestar的潜在竞争对手,该公司致力于提供具有太空适应能力的计算机。

“如果你看过从月球传回的图像,那需要很多时间。”沙布泰说,“质量不是很好,所有的处理都需要在地球上完成。”

但是,他补充说:“如果你能将其发送到月球上的数据中心,对其进行分析、监控、保存,然后将结果或结论发送到地球,那么它就开始具有(商业)意义了。”

NASA方面也越来越多地寻求商业公司来开发该机构的阿尔忒弥斯计划,让人类重返月球,并最终重返火星。随着越来越多的活动在深空进行,预计对附近数据中心的需求也会增加,以减少延迟和能源消耗。

“当你离地球越来越远时,我们就不能总是依赖我们这里的能力了。”MITRE的航空工程师Gabrielle Hedrick告诉EE Times,MITRE是一家运营美国联邦政府资助的研发中心的非营利组织,“最大的挑战之一是,如何处理数据?”

例如,2018年,好奇号火星探测器团队对其解决一系列技术难题的能力表示遗憾,“因为传输的数据量有限”,好奇号项目科学家Ashwin Vasavada在一份任务更新中写道,“工程团队可能需要一些时间来诊断问题”。

与此同时,在地球上,不断攀升的数据能耗越来越令人担忧。

数据中心被认为是地球上最耗电的建筑之一,其单位建筑面积的能耗是普通办公楼的50倍。据估计,不断增长的消费者需求以及对人工智能服务器的大量新要求,预计到本十年末,将使美国的数据能耗量激增至35GW,是2022年的两倍多。

行业领导者希望,至少在最初阶段,利用太阳能的月球能够提供一个受欢迎的缓和期,并开始分担部分工作量。

但这并不容易。首先,计算机芯片在太空中的性能并不好。当飞船飞越地球磁场的保护范围时,高能辐射会轰击微处理器,损坏芯片,从而导致运行故障。

2011年,俄罗斯就曾有过一次惨痛的经历,当时其Phobos-Grunt号星际探测器设计用于在火星卫星Phobos(火卫一)上着陆,但在发射后不久,飞船上的SRAM芯片就被宇宙射线烧毁,致使飞船坠落回了地球。

新的设计和聚合物基质旨在使这些系统更加致密和坚固。但是,正如Wingo所指出的,“这样做的问题是,一些高能粒子喜欢这种致密材料,它会产生大量二次粒子,从而损害你的系统”。

为了补偿这些影响,研究人员正在探索使用和开发可以吸收二次辐射的新材料。研究人员还在开发能够实时检测和修复受损元器件的传感器电路,形成一种“自我修复”技术。固态硬盘(SSD)以耐用、尺寸小和功耗低著称,也可以提供类似的自我校正功能。

“这些SSD制造商生产了一种行业标准产品,叫做SMART工具,”Wingo说,“服务器公司使用这些智能工具对SSD的性能进行实时测量,这样他们就可以使用预测技术或预测算法来预测服务器何时会出现故障。他们可以使用有关比特翻转和其存储器的统计数据来确定这是否是故障的先兆。

“我们只是在太空中实施相同的技术。”他补充道。

然而,屏蔽也可以采用其他形式。例如,Lonestar公司希望有一天能够利用月球熔岩管作为其中心。月球勘测轨道飞行器和日本辉夜姬号航天器于2009年首次发现了这些中空的岩石隧道,它们是由数十亿年前月球火山爆发时的玄武岩熔岩流形成的。

如果将数据中心存放在这些管道中,理论上它们可以得到一定程度的额外保护,免受那些高带电粒子以及流星体撞击的影响。然而,它们的太阳能电池板仍需暴露在辐射下才能发挥作用,而太阳能电池板的太阳能电池会因辐射而退化。此外,由于月球自转一周大约需要一个地球月,这些太阳能电池板将陷入寒冷的黑暗中大约14天,在此期间很可能无法工作。

尽管如此,随着新的商业活动推动新的技术解决方案,以及开发商制定更好的电池和替代能源计划,预计对提高计算能力的需求也会同时扩大。

“40年后,我们将生活在一个不同的太空世界。”Wingo认为,“这是过去40年来计算机行业所经历的一场重大革命,而我在过去40年里一直是这场革命的重要参与者。”

(原文刊登于EE Times美国版,参考链接:Data Centers Could Soon Break Lunar Ground,由Franklin Zhao编译)

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