پروژه Suncatcher؛ تحلیل انتقال پردازنده‌های هوش مصنوعی گوگل به مدار زمین

گوگل با معرفی پروژه Suncatcher، گامی جسورانه در جهت انتقال زیرساخت‌های یادگیری ماشین به فضای خارج از جو برداشته است. این ابتکار پژوهشی که با نام MVP شناخته می‌شود، هدف اصلی خود را بررسی پایداری تراشه‌های Tensor Processing Unit یا به اختصار TPU در محیط سخت مدار نزدیک زمین (LEO) قرار داده است؛ پروژه‌ای که می‌تواند انقلابی در نحوه پردازش داده‌های فضایی ایجاد کند.

معماری MVP و چالش‌های پرتاب

ماهواره آزمایشی MVP که ابعادی در حد یک یخچال خانگی دارد، میزبان چهار واحد پردازش تانسور اختصاصی گوگل است. پرتاب این محموله که برای مهرماه ۱۴۰۵ (اکتبر ۲۰۲۶) برنامه‌ریزی شده، توسط موشک Falcon 9 شرکت اسپیس‌اکس انجام می‌گیرد. یکی از بزرگترین موانع در این مرحله، تحمل بارهای مکانیکی شدید است. در طول فرآیند پرتاب، کل فضاپیما با شتابی تا ده برابر گرانش زمین (10g) مواجه می‌شود و اجزای داخلی آن ممکن است تا صد برابر گرانش زمین فشار را تجربه کنند. مهندسان گوگل با انجام تست‌های لرزش سه‌محوره پیش از پرتاب، اطمینان حاصل کرده‌اند که معماری سخت‌افزاری و اتصالات فیزیکی TPUها در برابر این نیروهای گریز از مرکز مقاوم هستند.

پایداری در برابر تابش‌های کیهانی

یکی از نگرانی‌های اصلی در استقرار سخت‌افزارهای پیچیده در مدار، آسیب‌های ناشی از ذرات پرانرژی و تابش‌های کیهانی است. تراشه‌های به‌کاررفته در این ماهواره که از خانواده Trillium TPU هستند، در تاسیسات پرتو پروتون دانشگاه UC Davis تحت آزمون‌های سخت‌گیرانه قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که این قطعات قادرند دوزهایی از تابش را تحمل کنند که حتی فراتر از استانداردهای یک ماموریت فضایی پنج‌ساله است.

مهندسی حرارتی: چالش نهایی در خلاء

عدم وجود اتمسفر در فضای خارج از جو، انتقال حرارت را به بحرانی‌ترین بخش مهندسی تبدیل کرده است. در غیاب جریان هوا برای خنک‌سازی فعال، گوگل از یک راهکار مبتنی بر مواد رابط حرارتی (TIM) استفاده کرده است. این مواد، حرارت تولیدی TPUها را به لوله‌های گرمایی مسی و آلومینیومی منتقل کرده و در نهایت به رادیاتورهایی می‌رسانند که گرما را به صورت تابش حرارتی در خلاء تخلیه می‌کنند. به دلیل محدودیت‌های این فرآیند، در فاز آزمایشی، پردازش‌ها به بازه‌های ۱۵ دقیقه‌ای محدود شده و پس از آن، سیستم برای کاهش دما و بازیابی حرارتی باید به حالت تعلیق درآید.

چشم‌انداز آینده: خوشه‌های پردازشی فرازمینی

هدف نهایی گوگل فراتر از یک آزمایش ساده است. با توجه به اینکه ماهواره‌های در مدار زمین می‌توانند تا هشت برابر بیش از پنل‌های خورشیدی روی زمین انرژی تولید کنند، پتانسیل بالایی برای میزبانی دیتاسنترهای مقیاس‌پذیر در فضا وجود دارد. گوگل قصد دارد در سال ۱۴۰۶ (۲۰۲۷ میلادی)، با استفاده از دو ماهواره مجزا، ارتباطات لیزری پرسرعت میان گره‌های محاسباتی را آزمایش کند تا زیرساختی منسجم برای یادگیری ماشین در ابعاد منظومه‌ای ایجاد نماید. این دستاورد می‌تواند وابستگی دیتاسنترهای آینده را به منابع انرژی زمین کاهش داده و کارایی پردازش داده‌های سنگین را به طرز چشمگیری ارتقا دهد.