Первый тест на орбите

После многих лет исследований Project Suncatcher готов к первому испытанию на орбите. Google запускает прототип спутника для оценки того, как Tensor Processing Units (TPU) работают в космосе.

Объявленный в прошлом году, Project Suncatcher — это долгосрочный исследовательский проект, изучающий возможность размещения в космосе масштабируемой машинной инфраструктуры. В низкой орбите спутники имеют доступ к почти постоянному солнечному свету и могут генерировать в 8 раз больше солнечной энергии, чем на Земле. Со временем станет возможным связать несколько созвездий спутников вместе, позволяя им обрабатывать более крупные AI-рабочие нагрузки на орбите.

Крупные прорывы происходят, когда работаешь в обратном направлении от конечной цели. В данном случае цель — обеспечить, чтобы огромные преимущества AI в ключевых областях, от здравоохранения до научных открытий, были доступны всем и в далёком будущем. Точно так же, как ранние исследования беспилотного вождения и квантовых вычислений требовали многих лет экспериментов перед тем, как появились практические системы, изучение вычислений в космосе начинается с осторожных и продуманных шагов.

Может ли AI-оборудование работать в космосе?

Воплощение этой идеи в реальность начинается с базового вопроса: может ли наше AI-оборудование функционировать в космосе? Эта первоначальная миссия на борту предстоящей миссии Transporter-18 rideshare с SpaceX разработана в партнёрстве с Planet. Она предназначена для сбора данных об орбите о том, как TPU справляются с физическими нагрузками космического полёта, радиацией и экстремальными температурами космоса.

По мере подготовки к раннему пусковому тесту и работе над следующей вехой в 2027 году команда Project Suncatcher обсудила, что предполагается узнать и какие инженерные проблемы предстоит решить, в новом видеоряде, погружающемся в науку, стоящую за миссией.

Устойчивость оборудования

Полёт ракеты в низкую орбиту длится около 10 минут, во время которого космический аппарат испытывает интенсивные вибрации и устойчивые ускорения, достигающие 10-кратной силы тяжести (g-force). Отдельные компоненты, такие как чипы TPU, могут испытывать ещё большие нагрузки — от 50 до 100 g. Команда провела испытания вибрации путём интенсивной встряски спутника по трём осям, чтобы имитировать частоты запуска ракеты. Такие тесты редко проходят как планировалось, поэтому результат был приятным сюрпризом — оборудование выдержало силы.

Когда чипы TPU достигают космоса, уровень радиации вне земной атмосферы представляет другую проблему. Солнечные события и космические лучи могут наносить урон электронике, поэтому команда протестировала TPU в установке протонного пучка в Crocker Nuclear Laboratory Университета Дэвиса, во время выполнения AI-рабочих нагрузок. Во время испытания всё внимательно следили за тем, как ошибки, вроде битового переворота, влияют на рабочие нагрузки. Первоначальные результаты показали, что TPU Trillium чрезвычайно устойчивы и могут выдерживать суммарную дозу ионизирующей радиации, превышающую то, что они получили бы во время пятилетней космической миссии.

Однако некоторые вещи можно протестировать только в космосе. Размещение первых TPU на орбите на следующей неделе поможет получить данные и знания для информирования о будущих запусках.

Охлаждение в космосе

Охлаждение орбитальных центров обработки данных — это критическая исследовательская задача. TPU генерируют большое количество тепла на небольшой площади, которое необходимо рассеивать, иначе чипы рискуют перегреться. Но в космосе нет воздушного потока. В вакууме тепло можно рассеивать только через радиаторы, что требует совершенно иного подхода к охлаждению электроники.

Работаешь над несколькими подходами к этому, включая комбинацию тепловых трубок и радиаторов для охлаждения чипов. К настоящему времени команда протестировала технологию в термической вакуумной камере, которая имитирует как тепловую среду, так и вакуумную среду в космосе. Увидим, как новая система охлаждения TPU работает в космосе, и будем уточнять дизайны по мере получения новой информации.

Спутниковая взаимосвязь

Будущие конструкции спутников будут нести на себе десятки чипов TPU, вращаясь вокруг Земли группами. Для поддержания необходимой пропускной способности обработки AI каждый спутник должен знать как свою собственную позицию, так и своё положение относительно соседей. Для этого спутники будут взаимодействовать через лазеры.

Технология в космосе уже существует, но большинство современных систем оптимизированы для низкой пропускной способности на больших расстояниях, тогда как наши лазеры должны работать при очень высокой пропускной способности на чрезвычайно коротких расстояниях. Поддержание необходимого соединения требует исключительной точности, похожей на попадание монеты размером мишени с расстояния в несколько миль, когда обе точки находятся в движении. Проверим эту работу в 2027 году, когда выведём два спутника на орбиту.

Только начало

Исследование космоса как жизнеспособного места для масштабируемых AI-вычислений не произойдёт сразу. Это требует методичного инженерного подхода, начиная с доказательства того, что оборудование может справиться с физическими и непредсказуемыми реальностями работы на орбите. Этот первый запуск — о том, чтобы увидеть, что работает, выявить точки отказа и применить эти выводы к будущим миссиям.

Каждая трансформирующая технология, разработанная Google, началась с амбициозной цели — и дисциплины систематически решать сложные проблемы на каждом этапе. Когда последний «лунный выстрел» направляется на стартовую площадку, команда с нетерпением ждёт, чтобы поделиться тем, что узнала, и науками, движущими эту работу вперёд.