स्पेस-आधारित एआई: क्लाउड स्केल के लिए अगला फ्रंटियर

क्यों एआई इन्फ्रास्ट्रक्चर कक्षा में जा रहा है

एआई के तेज़ विस्तार के साथ आपूर्ति से जुड़ी कई बाधाएँ सामने आई हैं। पहली बाधा GPU थे, जिनका विशेष हार्डवेयर विशिष्ट गेमिंग उपयोग से निकलकर एआई डेटा सेंटरों में बड़े पैमाने पर अपनाया जाने लगा। परिणामस्वरूप, इस क्षेत्र की अग्रणी कंपनी Nvidia (NVDA ) दुनिया की सबसे बड़ी कंपनी बन गई।

लेकिन एक अन्य सीमा मुख्य समस्या बन रही है: ऊर्जा आपूर्ति।

इसका कारण यह है कि अब एआई डेटा सेंटरों को उनकी कंप्यूटिंग क्षमता से अधिक उनकी बिजली खपत के आधार पर मापा जाता है। यही वजह है कि एआई कंपनियाँ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को फिर शुरू करने की दौड़ में हैं, शुरुआती SMR प्रोटोटाइप सुरक्षित कर रही हैं, या राज्य नियामक नए गैस-आधारित बिजली संयंत्रों को त्वरित मंज़ूरी दे रहे हैं।

डेटा सेंटरों के लिए ऊर्जा खोजने की दौड़ तेज़ होने के साथ, नजरें एक अन्य विकल्प की ओर मुड़ रही हैं: स्पेस-आधारित एआई, जो “cloud computing” को एक पूरी नई भौतिक अर्थ देता है।

कक्षीय उपग्रहों से लगभग असीमित ऊर्जा आपूर्ति की संभावना का हमने “असीमित स्वच्छ ऊर्जा के लिए अंतरिक्ष-आधारित ऊर्जा समाधान” में विस्तार से विश्लेषण किया है।

लेकिन इस अवधारणा को हमेशा कुछ हद तक सीमित किया जाता है क्योंकि सौर ऊर्जा को शक्ति में बदलना, इस बिजली को माइक्रोवेव में बदलकर पृथ्वी पर भेजना, और फिर उसे फिर से शक्ति में बदलना आवश्यक है।

इससे ऊर्जा उपग्रह अधिक जटिल हो जाते हैं, ज़मीन पर अतिरिक्त बुनियादी ढाँचे की आवश्यकता पड़ती है और पूरी प्रक्रिया की दक्षता बहुत घट जाती है, क्योंकि ऊर्जा को हर बार दूसरे रूप में बदलने पर नुकसान होता है। यह व्यवस्था संभवतः तभी व्यवहार्य होगी जब कक्षा में प्रक्षेपण बेहद सस्ता हो।

वैकल्पिक रूप से, यदि शक्ति को सीधे कक्षा में उपयोग किया जाए, तो यह बहुत अधिक कुशल होगा और आर्थिक रूप से जल्दी व्यावहारिक बन जाएगा—विशेषकर यदि अंतिम “उत्पाद” को आसानी से पृथ्वी पर भेजा जा सके।

सिद्धांत रूप में, अंतरिक्ष में डेटा सेंटर आदर्श विकल्प हो सकते हैं: उन्हें बहुत सारी शक्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन गणनाओं के परिणामों को पृथ्वी पर भेजना सरल है, नई बुनियादी ढाँचा नहीं चाहिए, और ऊर्जा हानि नहीं होती।

यह विचार केवल सैद्धांतिक नहीं है। उदाहरण के लिए, Alphabet (GOOG ) /Google ने हाल ही में कक्षीय एआई कंप्यूटिंग प्रणाली के प्रोटोटाइप “प्रोजेक्ट सनकैचर” की घोषणा की, जिसका उल्लेख हमने “गूगल का प्रोजेक्ट सनकैचर और कक्षीय एआई का उदय” में किया था।

तो, क्या यह काम कर सकता है, और क्यों यह एआई इन्फ्रास्ट्रक्चर बनाने का अगला कदम हो सकता है?

दो प्रवृत्तियों का टकराव

स्थलीय शक्ति प्रतिबंध का समाधान

मानव सभ्यता को चलाने के लिए पहले से कहीं अधिक ऊर्जा की आवश्यकता है और बड़े भाषा मॉडल (LLM) के व्यावसायीकरण ने नई बिजली उत्पादन क्षमता की मांग और बढ़ा दी है। अब तक स्थापित नई उत्पादन क्षमता का अधिकांश हिस्सा सौर ऊर्जा से आया है।

स्रोत: ARK Invest

लेकिन यह स्थलीय ग्रिड के लिए समस्या पैदा करता है, क्योंकि सौर ऊर्जा केवल तब शक्ति उत्पन्न करती है जब सूरज चमकता है, जिससे बादल वाले दिनों, सर्दियों या शाम को उत्पादन कम हो जाता है। इसके विपरीत, एआई डेटा सेंटर जैसी शक्ति-गहन स्रोतों को निरंतर ऊर्जा आपूर्ति चाहिए, जिसमें पीक खपत अक्सर शाम और सर्दियों में होती है।

सिद्धांत रूप में, इसे सस्ते ऊर्जा भंडारण, जैसे यूटिलिटी-स्केल बैटरी पार्कों से हल किया जा सकता है। लेकिन व्यावहारिक रूप में, यह सौर ऊर्जा को एक हरे और सस्ते स्रोत के रूप में कई लाभों को रद्द कर देता है।

स्रोत: ARK Invest

ARK Invest का अनुमान है कि 2030 तक वैश्विक विद्युत मांग को पूरा करने के लिए शक्ति उत्पादन में पूंजी व्यय को लगभग 2 गुना बढ़ाकर ~$10 ट्रिलियन तक बढ़ाना होगा। इसमें स्थिर ऊर्जा भंडारण की तैनाती को 19 गुना बढ़ाना पड़ेगा।

स्रोत: ARK Invest

यह शक्ति ग्रिड में बड़े निवेश की भी आवश्यकता होगी, जिससे लागत और बढ़ेगी। कोई भी विकल्प जो बैटरी और ग्रिड लागत को छोड़ देता है, प्रतिस्पर्धी हो सकता है, भले ही उसके अपने अनोखे बुनियादी ढाँचा लागत हों, जैसे स्पेस-आधारित एआई डेटा सेंटरों का कक्षा लॉन्च।

स्टारशिप डिफ्लेशनरी साइकिल

यह कोई रहस्य नहीं है कि SpaceX (SPCX ) अब तक स्थापित सबसे सफल अंतरिक्ष-केंद्रित कंपनी है। विश्वसनीय पुनः प्रयोज्य प्रक्षेपण यानों को संभव बनाकर कंपनी ने उपयोगी पेलोड को पृथ्वी की कक्षा में पहुँचाने की लागत नाटकीय रूप से घटा दी है। 2008 के बाद के 17 वर्षों में लागत लगभग 95% घटकर करीब 15,600 डॉलर प्रति किलोग्राम से 1,000 डॉलर प्रति किलोग्राम से कम हो गई।

नया अति-भारी प्रक्षेपण यान Starship संभवतः इस रुझान को जारी रखेगा और अंततः प्रक्षेपण लागत को लगभग 100 डॉलर प्रति किलोग्राम तक ले आएगा।

स्रोत: ARK Invest

जिस बात को अभी पूरी तरह नहीं समझा गया है, वह यह है कि इससे केवल उपग्रह या अंतरिक्ष मिशन सस्ते नहीं होते; यह अंतरिक्ष में क्या किया जा सकता है, उसे मूल रूप से बदल देता है।

जब एक किलोग्राम सामग्री को अंतरिक्ष में पहुँचाने की लागत केवल 100 डॉलर हो, तो उपयोगी या पर्याप्त हल्की किसी भी वस्तु को कक्षा में भेजना आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो जाता है। पतली-फिल्म वाले सौर सेल इसका उदाहरण हैं, क्योंकि पृथ्वी के मौसम से बचाने के लिए काँच या कठोर धातु के फ्रेम की आवश्यकता न होने पर वे बेहद हल्के हो सकते हैं।

यही बात उन सामग्रियों पर भी लागू होती है जिनका प्रति किलोग्राम मूल्य बहुत अधिक है, जैसे कंप्यूटर चिप।

उदाहरण के लिए, NVIDIA का पूरा GB300 NVL72 रैक/कैबिनेट लगभग 40 लाख डॉलर का होता है, लेकिन उसका वजन केवल करीब 1.8 मीट्रिक टन (4,000 पाउंड) है। 100 डॉलर प्रति किलोग्राम की दर से इसे कक्षा में भेजने की लागत केवल 180,000 डॉलर होगी—हार्डवेयर की कीमत की तुलना में लगभग नगण्य।

बेशक, सहायक उपकरण—जैसे विकिरण सुरक्षा, शीतलन और बिजली उत्पादन—जोड़ने पर कुल लागत अधिक होगी। फिर भी इसका अर्थ है कि निकट भविष्य में एआई कंप्यूटिंग प्रणाली को कक्षा में पहुँचाने से उसकी लागत बहुत अधिक नहीं बढ़ेगी। निर्णायक स्तर संभवतः करीब 500 डॉलर प्रति किलोग्राम की प्रक्षेपण लागत है।

स्रोत: ARK Invest

एक अतिरिक्त लाभ यह है कि कक्षीय एआई का उदय विशाल सेवा बाज़ार बनाकर पुनः प्रयोज्य रॉकेटों की अर्थव्यवस्था को और बेहतर कर सकता है। Starlink तारामंडल को पूरा करने के लिए 2025 तक SpaceX द्वारा कक्षा में पहुँचाए गए कुल भार के लगभग 11 गुना की आवश्यकता पड़ सकती है, जबकि 100 GW एआई कंप्यूटिंग क्षमता कक्षीय प्रक्षेपण की मांग को और 60 गुना बढ़ा सकती है। यह मात्रा बदले में प्रक्षेपण लागत को और घटाएगी।

स्रोत: ARK Invest

क्यों कक्षा एआई में संरचनात्मक लाभ हैं

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सौर के लिए उत्तम

अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है। वायुमंडलीय हानि के बिना सीधे सूर्यप्रकाश के कारण समान नाममात्र क्षमता से चार गुना तक उत्पादन मिल सकता है। सही कक्षा में यह कहीं अधिक विश्वसनीय भी है और चौबीसों घंटे लगातार उपलब्ध रहती है।

यह स्थलीय सौर शक्ति द्वारा झेली गई सीमाओं को हटा देता है। सिद्धांत रूप में, यह सौर ऊर्जा उत्पादन का अंतिम रूप हो सकता है। हालांकि, इस शक्ति को पृथ्वी पर वापस लाने की कठिनाई के कारण, यह आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए अत्यंत सस्ते लॉन्च लागत या कक्षा में निर्माण की आवश्यकता होगी।

वैकल्पिक रूप से, सरल कक्षा मिरर जो स्थलीय सौर फार्मों पर चमकते हैं, जैसा कि Reflect Orbital ने समर्थन किया है, प्रकाश-से-माइक्रोवेव रूपांतरण हानियों को छोड़ सकते हैं।

इसके विपरीत, यदि शक्ति को कक्षा में उपयोग किया जाता है, तो इन चरणों की कोई आवश्यकता नहीं होती। एक बार गणना समाप्त हो जाने पर, परिणामी डेटा को मानक टेलीकॉम विधियों का उपयोग करके पृथ्वी पर भेजा जा सकता है, जिसमें उपग्रह बैंडविड्थ तेजी से सुधार रही है।

प्राकृतिक कूलिंग

अंतरिक्ष-आधारित एआई डेटा सेंटरों का एक और अनूठा लाभ शीतलन है। सूर्य के विकिरण के संपर्क में न होने पर अंतरिक्ष बेहद ठंडा होता है; पृथ्वी या अपने सौर पैनलों की छाया में किसी अंतरिक्ष यान के लिए तापमान -148°F (-100°C) तक हो सकता है।

स्थलीय डेटा सेंटरों की ऊर्जा खपत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कूलिंग से आता है। उन्हें आर्कटिक या यहाँ तक कि स्ट्रैटोस्फीयर में स्थित करने का प्रस्ताव किया गया है, इसलिए अंतरिक्ष एक प्राकृतिक लाभ प्रदान करता है। यह संभवतः बड़े पैमाने पर निष्क्रिय कूलिंग सिस्टम की आवश्यकता होगी जो गर्मी को विकिरण के माध्यम से बाहर निकालें, लेकिन यह तकनीकी रूप से संभव है।

व्यापक उपग्रह इंटेलिजेंस

SpaceX और उसके ब्रॉडबैंड उपग्रह नेटवर्क ने कक्षीय परिदृश्य को पूरी तरह बदल दिया है। कक्षा में मौजूद सभी उपग्रहों में लगभग आधे Starlink के हैं।

स्रोत: ARK Invest

इससे उपग्रह बैंडविड्थ लागत में घातीय कमी आई है, 2020-2024 के बीच लगभग 100 गुना घट गई, और स्टारशिप उड़ानों से आगे की बचत की उम्मीद है।

स्रोत: ARK Invest

अंतरिक्ष में टेलीकॉम इतना व्यापक और सस्ता हो रहा है कि कक्षा डेटा सेंटर पूर्व-स्थापित नेटवर्क का उपयोग करके पृथ्वी से संवाद कर सकते हैं, बिना समर्पित क्षमता बनाने की आवश्यकता के। इसके अलावा, एक घना उपग्रह नेटवर्क अतिरिक्त रखरखाव सेवाओं जैसे रिफ्यूलिंग या “टॉइंग” को जन्म दे सकता है, जो इन संपत्तियों की आयु को बढ़ाएगा।

स्पेस और लैंड इन्फ्रास्ट्रक्चर को अलग करना

क्योंकि कक्षा एआई डेटा सेंटर नियमित ग्रिड से नहीं जुड़े होते, वे पृथ्वी पर शक्ति कीमतों को प्रभावित नहीं करेंगे। यदि कुछ भी है, तो सौर प्रौद्योगिकी की अतिरिक्त मांग वैश्विक स्तर पर सौर ऊर्जा को सस्ता बनाने में मदद करेगी।

इसके अलावा, इन केंद्रों को स्थलीय ग्रिड अपग्रेड का इंतजार नहीं करना पड़ेगा, जो वर्षों ले सकता है। यह प्रक्रिया भूमि और मूल्यवान जल संसाधनों के उपयोग से भी बचती है, जिससे कुल आर्थिक स्थिति सुधरती है।

कक्षा एआई में निवेश

Broadcom

GPU निर्माताओं और एआई मॉडल डेवलपर्स के अलावा, डेटा सेंटरों के लिए कनेक्टिविटी और विशेष आईटी उपकरण बनाने वाली कंपनियां एआई बूम की प्रमुख जीतने वाली हैं। इस श्रेणी में एक प्रमुख कंपनी Broadcom (AVGO ) है, जो डॉट-कॉम युग से जड़ें रखता एक टेक दिग्गज है।

2016 में Broadcom और Avago के विलय के बाद, कंपनी की गतिविधियां इन्फ्रास्ट्रक्चर सॉफ्टवेयर और कनेक्टिविटी हार्डवेयर (वायरलेस, सर्वर, एआई नेटवर्क आदि) के बीच विभाजित हो गई हैं।

स्रोत: Broadcom

एक और बढ़ती एआई-संबंधित गतिविधि XPU का डिजाइन और निर्माण है, जो CPU, GPU, और मेमोरी को एक ही इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस में मिलाता है। Broadcom अपनी ASIC (एप्लिकेशन-विशिष्ट इंटीग्रेटेड सर्किट) उत्पादन अनुभव का उपयोग करके एआई कंप्यूटिंग के लिए विशेष रूप से डिजाइन किए गए चिप्स बनाता है।

स्रोत: Broadcom

इन प्रकार की घनी, ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग इकाइयाँ कक्षा एआई के लिए एक उत्तम मेल हैं, जिन्हें प्रदर्शन और वजन के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है। ASIC की उच्च ऊर्जा दक्षता भी एक लाभ है, क्योंकि कम शक्ति खपत कक्षा में आवश्यक सौर पैनलों के द्रव्यमान को घटाती है।

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