Künstliche Intelligenz
Googles Projekt Suncatcher und der Aufstieg der orbitalen KI
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Künstliche Intelligenz in den Orbit bringen
Mit dem Boom der KI traten mehrere Lieferengpässe auf. Der erste betraf GPUs, deren spezialisierte Hardware sich von einem Nischenprodukt für Spiele zu einem Massenprodukt in KI-Rechenzentren entwickelte. Infolgedessen... (NVDA + 0.01%), der Marktführer der Branche, hat sich zum größten Unternehmen der Welt entwickelt.
Doch es zeigt sich eine weitere Einschränkung: die Energieversorgung.
Dies liegt daran, dass KI-Rechenzentren heutzutage weniger an ihrer Rechenleistung, sondern vielmehr an ihrem Stromverbrauch gemessen werden. Deshalb KI-Unternehmen bemühen sich fieberhaft um die Wiederinbetriebnahme von Atomkraftwerken, die ersten SMR-Prototypen sichernden Die staatlichen Regulierungsbehörden beschleunigen das Genehmigungsverfahren für neue gasbetriebene Kraftwerke..
Während der Wettlauf um die Energieversorgung von Rechenzentren in vollem Gange ist, richtet sich der Blick auf eine andere Option: Weltraum-Solarenergie.
Die Möglichkeit einer unbegrenzten Energieversorgung durch Satelliten im Orbit haben wir bereits ausführlich in „Weltraumgestützte Energielösungen für endlos saubere Energie".
Dieses Konzept ist jedoch immer etwas eingeschränkt, da zunächst Sonnenenergie in Strom umgewandelt, dieser Strom dann in Mikrowellen umgewandelt und zur Erde zurückgestrahlt werden muss, um ihn anschließend wieder in Strom umzuwandeln.
Dies erhöht die Komplexität der Energiesatelliten, erfordert mehr bodengestützte Infrastruktur und reduziert die Effizienz des Verfahrens insgesamt drastisch, da jede Energieumwandlung mit Verlusten verbunden ist. Daher wäre dies nur mit sehr kostengünstigen Orbitalstarts möglich.
Alternativ wäre die direkte Nutzung der Energie im Orbit deutlich effizienter und wirtschaftlich schneller rentabel. Insbesondere dann, wenn das Endprodukt problemlos zur Erde zurückgeschickt werden kann.
Theoretisch könnten Rechenzentren im Weltraum also die ideale Lösung sein: Sie benötigen zwar viel Energie, aber die Übertragung der Berechnungsergebnisse zurück zur Erde ist trivial, erfordert keine neue Infrastruktur und verursacht keine Energieverluste.
Auf dieser Idee aufbauend hat Alphabet/Google soeben Folgendes angekündigt:Projekt SonnenfängerSo würde unser orbitales KI-Rechensystem aussehen.
„Inspiriert von anderen visionären Google-Projekten wie autonomen Fahrzeugen und Quantencomputern haben wir mit den Grundlagenarbeiten begonnen, die eines Tages notwendig sein werden, um diese Zukunft zu ermöglichen.“
Wir erforschen, wie ein vernetztes System solarbetriebener Satelliten, ausgestattet mit unseren KI-Chips der Tensor Processing Unit (TPU), die volle Kraft der Sonne nutzen könnte.“
Warum es funktionieren könnte?
Ein wesentlicher Grund, warum Solarenergie für Rechenzentren und KI-Systeme schwer zu nutzen ist, liegt darin, dass diese eine kontinuierliche und zuverlässige Stromversorgung benötigen. Bodenbasierte Solaranlagen hingegen sind intermittierend und funktionieren nachts nicht.
Solaranlagen in der richtigen Umlaufbahn könnten jedoch rund um die Uhr ohne Unterbrechung oder Leistungsschwankungen Strom produzieren. Die direkte Sonneneinstrahlung steigert zudem die Produktivität dieser Paneele erheblich.
„Die Sonne ist die ultimative Energiequelle in unserem Sonnensystem und strahlt mehr Energie ab als die gesamte Stromproduktion der Menschheit um mehr als 100 Billionen Mal.“
In der richtigen Umlaufbahn kann ein Solarpanel bis zu 8-mal produktiver sein als auf der Erde und nahezu kontinuierlich Strom erzeugen, wodurch der Bedarf an Batterien reduziert wird.“
Allerdings müssen einige Schlüsseltechnologien entwickelt und getestet werden, damit KI-Berechnungen im Weltraum funktionieren können.
Orbitale KI – Wichtigste Herausforderungen
Hochbandbreiten-Satellitenverbindungen für orbitale KI
Moderne Rechenzentren sind extrem komplex und verbinden Tausende, ja sogar Millionen von Computerhardware-Komponenten miteinander, die sehr hohe Anforderungen an Konnektivität und Zuverlässigkeit stellen.
Da unsere Fähigkeit, Dinge in den Orbit zu schicken, derzeit noch auf relativ kleine Objekte beschränkt ist, muss jedes einigermaßen große Rechenzentrum im Weltraum aus einem Netzwerk von Satelliten bestehen, die miteinander kommunizieren.
Die derzeitige Technologie für Satellitenverbindungen (ISL) bietet lediglich Datenraten im Bereich von 1–100 Gbit/s, was deutlich unter den Hunderten von Gigabit pro Sekunde pro Chip liegt, die Googles optische Inter-Chip Interconnect (ICI) mit niedriger Latenz bietet, die derzeit in seinen KI-Rechenzentren eingesetzt wird.
Stattdessen schlägt Google die Verwendung von handelsüblicher DWDM-Transceiver-Technologie (Commercial Off-The-Shelf Dense Wavelength Division Multiplexing) vor.
Dieses System funktioniert, indem es jedem Signal eine spezifische, eindeutige Wellenlänge (Farbe) des Lichts im Infrarotspektrum zuordnet. Dadurch kann dasselbe Teleskop gleichzeitig Daten von mehreren Satelliten empfangen.
Quelle: Google
Bei sehr kurzen Distanzen (z. B. ∼10 km bei einem 10 cm Teleskop) wurde mit einem Demonstrator im Labormaßstab, der mit handelsüblichen Komponenten arbeitete, erfolgreich eine unidirektionale Übertragung von 800 Gbit/s (bidirektionale Übertragung von 1.6 Tbit/s) erreicht.
Theoretisch existiert also bereits handelsübliche Technologie für diese Art von Datenübertragungsdichte zwischen Satelliten von KI-Rechenzentren im Orbit.
Orbitale Konstellationen
Die meisten Satellitenkonstellationen halten normalerweise einen großen Abstand zwischen den Satelliten ein, um das Kollisionsrisiko zu begrenzen und optimale Umlaufbahnen zu gewährleisten.
Der von Google für das Projekt Suncatcher vorgeschlagene Entwurf würde jedoch eine deutlich engere Anordnung der Rechenzentren erfordern. Beispielsweise würde eine Konstellation von 81 Satelliten in einer Kugel mit einem Radius von 1 km (3280 Fuß) gruppiert sein.
Quelle: Google
Die Berechnungen des Unternehmens lassen darauf schließen, dass eine solche Konstellation stabilisiert werden könnte, selbst unter Berücksichtigung einer unvollkommenen Bahnstabilität aufgrund von Störungen wie Luftwiderstand, Sonnenstrahlung, Abkühlungsstrahlung, der Schwerkraft des Mondes, anderen Satelliten usw.
Dies bedeutet, dass die Abweichung von den korrekten Umlaufbahnen zwar nicht vernachlässigbar, aber mit herkömmlicher Satellitentechnologie beherrschbar sein sollte.
„Bei einem beispielhaften Cluster wie beschrieben kann durch Anpassen des Achsenverhältnisses auf 2:1.0037 die J2-Drift auf <3 m/s/Jahr pro km maximaler Entfernung von der Referenzbahn reduziert werden.“
In der Studie wird auch darauf hingewiesen, dass es wahrscheinlich eine Obergrenze für die Größe solcher Satellitenkonstellationen gibt, da sich die Satelliten ab einem gewissen Punkt gegenseitig bei der Sonneneinstrahlung oder der Abfuhr von Abwärme behindern würden.
Quelle: Google
Strahlungstoleranz der Hardware
Die meisten Computerhardware ist anfällig für Strahlung, wobei kosmische und solare Strahlung wahrscheinlich zufällig eine „1“ in eine „0“ verwandeln und so einen Rechenfehler verursachen.
Für das Projekt Suncatcher plant Google den Einsatz eigener TPUs (Tensor Processing Units), die Trillium.
Sie testeten die Beständigkeit von Trillium gegenüber Weltraumstrahlung, indem sie es einem 67-MeV-Protonenstrahl aussetzten und die Auswirkungen testeten. Gesamtionisierungsdosis (TID) und Einzelereigniseffekte (SEEs).
Von den verschiedenen Elementen des Trillium TPU wiesen die Subsysteme des High Bandwidth Memory (HBM) die größte Empfindlichkeit gegenüber TID auf.
HBM war die am stärksten SEE-empfindliche Komponente, die sich vor allem in Form von nicht korrigierbaren ECC-Fehlern (UECCs) manifestierte.
(HBM)-Subsysteme zeigten erst nach einer kumulativen Dosis von 2 krad(Si) Unregelmäßigkeiten, was fast dem Dreifachen der erwarteten Dosis für eine fünfjährige (abgeschirmte) Mission entspricht. Bis zur maximal getesteten Dosis von 15 krad(Si) auf einem einzelnen Chip traten keine schwerwiegenden Ausfälle aufgrund von TID auf.
Insgesamt war dies eine Überraschung und deutet darauf hin, dass TPUs bemerkenswert strahlungsresistent sind und sich besonders gut für weltraumgestützte Rechenzentren eignen.
Wirtschaftliche Machbarkeit
Es scheint also, dass die bestehenden Technologien, von TPUs über Satellitenkommunikation bis hin zur Beherrschung der Orbitaldynamik, bereits ausreichen, um Rechenzentren im Weltraum zu bauen, zumindest bei der Wahl des richtigen Designs.
Das spielt natürlich nur dann eine Rolle, wenn diese Rechenzentren im Vergleich zu erdgebundenen Rechenzentren wirtschaftlich wettbewerbsfähig sind.
Bisherige Wirtschaftlichkeitsanalysen von Weltraumsolarenergie für die Nutzung auf der Erde gehen tendenziell von 500 $/kg für den geostationären Transferorbit (GTO) als Rentabilitätsschwelle für orbitale Energieprojekte aus, was etwa 200 $/kg für den LEO (Low Earth Orbit) entspricht.
Ob dieses Ziel erreicht wird, hängt maßgeblich von der Fähigkeit von SpaceX ab, die Produktion auszuweiten und den Wiederstartplan seiner bisher größten Rakete, Starship, einzuhalten.
Wenn die Lernrate beibehalten wird – was etwa 180 Starship-Starts pro Jahr erfordern würde – könnten die Startpreise bis etwa 2035 auf unter 200 US-Dollar pro Kilogramm sinken.
Zu diesem Preis könnten die Kosten für die Errichtung und den Betrieb eines weltraumgestützten Rechenzentrums in etwa mit den gemeldeten Energiekosten eines vergleichbaren terrestrischen Rechenzentrums pro Kilowattstunde und Jahr vergleichbar sein.“
Insgesamt scheint es, dass die Hürde für eine Kostenreduzierung beim Erreichen des Orbits recht hoch sein muss. Sollte sich die Kostenentwicklung der letzten zehn Jahre bei dieser Technologie jedoch fortsetzen, ist dies durchaus realistisch.
Fazit
Orbitale Rechenzentren werden voraussichtlich erst zwischen 2030 und 2035 Realität werden, vor allem weil zunächst die Startkosten weiter gesenkt werden müssen.
Das heißt aber nicht, dass Experimente, Tests und Prototypen die Idee nicht schon vorher weiterentwickeln können, wie das Beispiel des Google-Projekts Suncatcher zeigt.
Es ist wahrscheinlich, dass andere namhafte KI-Unternehmen wie Microsoft (MSFT -1.72 %)OpenAI, Meta (META -0.7 %)oder Alibaba (BABA -0.9 %) werden auch ihre eigene Version dieser Idee testen.
Zwei Unternehmen, die in diesem Bereich wahrscheinlich schnell aktiv werden könnten, sind SpaceX, da Elon Musk auch der Eigentümer ist. xAIund Amazon (AMZN -2.11 %)Jeff Bezos liegt mit seinem eigenen Raumfahrtunternehmen Blue Origin direkt hinter SpaceX.
Investitionen in orbitale KI-Rechenzentren
Planet Labs
Neben Alphabet selbst wäre Planet Labs ein weiterer Investor mit Fokus auf Weltraum-Rechenzentren. Denn Google hat Planet Labs als Partner für die Erprobung der Technologie im Rahmen des Projekts Suncatcher ausgewählt.
„Unser nächster Schritt ist eine Lernmission in Partnerschaft mit Planet, bei der wir bis Anfang 2027 zwei Prototyp-Satelliten starten werden, die unsere Hardware im Orbit testen und damit den Grundstein für eine zukünftige Ära massiv skalierter Datenverarbeitung im Weltraum legen werden.“
Planet Labs konzentriert sich derzeit auf Erdbeobachtungssatelliten. Das Unternehmen besitzt eine Flotte von rund 200 Erdbeobachtungssatelliten – die größte in der Geschichte –, die täglich die gesamte Landmasse der Erde abbilden.
Diese Bilder sind hochauflösend und beinhalten hyperspektrale Daten (sichtbares Licht + Infrarot- und UV-Licht), wodurch sie für Geodäsie, Landwirtschaft, Versicherungswesen, Finanzen und Regierungen (einschließlich militärischer Anwendungen) nützlich sind.
Sie können für Überwachung, Katastrophenschutz (Waldbrände, Tornados usw.), Verteidigung und Aufklärung, Kartierung von Infrastrukturen, Erkennung von Methanemissionen usw. eingesetzt werden.
Quelle: Planet Labs
Das Unternehmen bietet transparente Preise mit unterschiedlichen Abonnements, abhängig von den abgedeckten Regionen und der benötigten Fläche in Quadratkilometern. 90 % des Umsatzes stammen aus wiederkehrenden Einnahmen und Jahres- oder Mehrjahresverträgen.
Quelle: Planet Labs
Planet Labs verzeichnete im Geschäftsjahr 2025 einen Umsatz von 245 Millionen US-Dollar, eine Verdoppelung gegenüber 122 Millionen US-Dollar im Jahr 2022, mit Rekordumsätzen im ersten Quartal 2026 und einem bereinigten EBITDA, das im vierten Quartal 2025 erstmals positiv ausfiel.
Die größte Einnahmequelle ist die Region Nordamerika (45 %), und der Bereich Verteidigung und Geheimdienst macht mehr als die Hälfte der Einnahmen aus.
Quelle: Planet Labs
Als vertrauenswürdiger Datenanbieter könnte Planet Labs von einigen Trends profitieren, unabhängig davon, wohin sich die Raumfahrtindustrie entwickelt:
- Es kann die Bilder an KI-Unternehmen lizenzieren oder sie selbst zum Trainieren seiner eigenen KIs verwenden, sowohl für eine bessere Echtzeitüberwachung als auch für neue Erkenntnisse.
- Das Unternehmen wird von dem Preiskampf zwischen Startanbietern wie SpaceX, Relativity Space und Rocket Labs profitieren, wodurch die Wartung und der Ersatz seiner Satellitenflotte günstiger werden.
- Es wird von den Skaleneffekten in der Satellitenproduktion profitieren und neue, leistungsfähigere Modelle billiger machen, wie es gezeigt hat mit der kürzlichen Erweiterung seines Angebots um hyperspektrale Daten.
- Größere Trägerraketen sollten die Konzeption größerer, leistungsfähigerer Satelliten mit potenziell viel längerer Lebensdauer ermöglichen, da diese hauptsächlich durch die Treibstoffmenge bestimmt wird, die der Satellit aufnehmen und zur Aufrechterhaltung einer stabilen Umlaufbahn verwenden kann.
Es scheint, dass in weniger als zwei Jahren auch Erfahrungen im Aufbau und Betrieb eines orbitalen KI-Rechenzentrums gemeinsam mit Google hinzukommen werden.
Insgesamt ist Planet Labs eine interessante Aktie, wenn man auf eine wachsende Orbitalwirtschaft setzt, neben der offensichtlichen Position von Aktien von Raketenunternehmen wie SpaceX (voraussichtlicher Börsengang 2026) oder Rocket Labs. (RKLB -8.89 %).
