La crescita dell’intelligenza artificiale sta portando a un’espansione senza precedenti della capacità dei data center, evidenziando i limiti intrinseci nella costruzione di questi hub dell’elaborazione dati: lo stress su due risorse essenziali, energia e territorio. La questione è cruciale perché l’Ai richiede una quantità enorme di capacità di calcolo e, senza gli opportuni data center, il suo sviluppo si blocca. I data center orbitali appaiono in questo scenario una possibile alternativa, come si legge in un’analisi di STL Partners.
Al di là delle considerazioni di altra natura (come la componente commerciale e strategica del boom dell’Ai e una speculazione finanziaria che potrebbe portare al temibile effetto bolla), l’aumento della domanda di Gpu e di infrastrutture per l’addestramento e l’esecuzione dei modelli si lega a un consistente ciclo di investimenti da parte degli hyperscaler che si scontra con due limiti fondamentali.
Indice degli argomenti
Data center a rischio, i limiti su elettricità e suolo
Il primo è l’elettricità. I data center Ai sono molto energivori e la loro concentrazione in determinate aree sta mettendo sotto pressione le reti elettriche. Ottenere una nuova connessione alla rete può diventare difficile e richiedere tempi lunghi. Di conseguenza, la disponibilità di energia sta diventando uno dei fattori che determinano dove sia effettivamente possibile costruire un nuovo data center.
Il secondo vincolo è il territorio. Un grande data center non richiede soltanto una quantità enorme di energia, ma anche grandi superfici in luoghi adatti, con infrastrutture di rete e connessioni elettriche sufficienti. A questo si aggiunge il problema delle autorizzazioni. L’opposizione locale alla costruzione di nuovi impianti può rallentare o bloccare progetti che, dal punto di vista puramente economico e tecnologico, sarebbero invece realizzabili.
Gli hyperscaler cercano soluzioni alternative
Questa situazione sta spingendo l’industria a cercare soluzioni alternative. Fra le strategie terrestri, la scelta dei siti si sta sempre più indirizzando dove è maggiore la disponibilità energetica e si possono applicare il raffreddamento a liquido, il riutilizzo del calore e la generazione di energia direttamente presso il data center. Sul fronte dello spazio fisico, si stanno studiando data center modulari e persino installazioni galleggianti.
D’altro canto, cresce l’interesse per i data center orbitali: invece di cercare di risolvere i vincoli terrestri, si potrebbe cercare di eliminarli spostando parte dell’infrastruttura nello spazio.
I data center orbitali
L’idea alla base di questa esplorazione è che lo spazio presenta un profilo di risorse completamente diverso da quello terrestre.
In orbita non esiste lo stesso problema di disponibilità di suolo. Non esiste neppure il problema della disponibilità locale di acqua, che sulla Terra è diventato particolarmente rilevante per i sistemi di raffreddamento dei data center. Soprattutto, lo spazio offre un accesso molto abbondante all’energia solare.
Nei data center orbitali che usano un’orbita sun-synchronous adeguata, i pannelli solari potrebbero essere molto più produttivi rispetto a pannelli equivalenti sulla Terra e potrebbero generare energia quasi continuamente. Questo ridurrebbe anche la necessità di grandi sistemi di accumulo.
Le ambizioni spaziali delle big tech
L’ambizione di alcuni dei progetti allo studio è enorme. Ci sono, per esempio, le richieste presentate alla Fcc da Blue Origin e SpaceX per costellazioni rispettivamente di 51.600 e addirittura un milione di satelliti, oltre alla proposta di Orbital Compute per 100.000 satelliti.
Questo non vuol dire che la costruzione sia dietro l’angolo: questi annunci possono avere anche una funzione strategica e comunicativa.
Del resto, osservano gli analisti, nello spazio non scompaiono i vincoli: semplicemente, cambiano.
I vincoli extra-terrestri
Perché un data center orbitale possa avere senso economicamente, il costo per portare nello spazio l’infrastruttura necessaria dovrebbe diminuire drasticamente. L’analisi citata da STL considera un sistema orbitale rappresentativo con un peso di circa 40 kg per ogni kilowatt di potenza It installata. In questo scenario, il costo combinato della navicella e del lancio dovrebbe scendere a circa 250–1.000 dollari per chilogrammo. Si tratta di un valore tra circa 3,4 e 13,5 volte inferiore rispetto al benchmark indicato per un lancio dedicato con Falcon 9, e questo ancora prima di considerare i costi delle comunicazioni e dell’operatività.
In altre parole, non basta che lanciare satelliti diventi più economico. Deve diventare abbastanza economico da rendere competitivo l’intero ciclo economico di un data center orbitale, compresi computer, strutture, sistemi energetici, comunicazioni e gestione operativa.
C’è anche il problema della manutenzione dell’hardware. Un data center sulla Terra può essere sottoposto a manutenzione, aggiornato, riparato e progressivamente equipaggiato con hardware più moderno. Un’infrastruttura in orbita ha invece un orizzonte operativo molto diverso. I componenti elettronici devono sopportare le radiazioni, i continui cicli termici e un funzionamento altamente autonomo.
Le sfide dei data center orbitali
Per esempio, i test effettuati da Google sulle Tpu, sottoposte a una dose di radiazioni pari a circa tre volte quella stimata per una missione di cinque anni, sono incoraggianti. Ma questo non risolve necessariamente il problema più difficile: portare nello spazio sistemi Hpc realmente complessi, con Gpu o acceleratori ad alte prestazioni e memoria ad alta banda, e farli funzionare in modo affidabile per anni.
C’è, inoltre, da considerare la velocità con cui evolve l’hardware Ai. Il ciclo di aggiornamento delle Gpu Nvidia è nell’ordine dei due anni, mentre un’infrastruttura orbitale potrebbe avere una vita operativa stimata di circa cinque anni. Poiché non è possibile semplicemente aprire il data center e sostituire le Gpu come si farebbe sulla Terra, esiste il rischio che una parte significativa della vita utile dell’impianto venga trascorsa utilizzando chip che sono tecnologicamente superati.
Si arriverebbe al paradosso di costruire un’infrastruttura orbitale estremamente costosa ma il cui hardware perde rapidamente valore.
Il problema del raffreddamento
Una questione controintuitiva è quella che riguarda il raffreddamento. Nello spazio le temperature sono molto basse, ma è anche vero che nel vuoto non c’è convezione. Perciò, mentre sulla Terra il calore può essere trasferito anche attraverso l’aria o altri fluidi, in un data center orbitale questo meccanismo non è disponibile e il calore deve essere smaltito principalmente attraverso la radiazione termica. Per questo sono necessari grandi radiatori.
La superficie richiesta può diventare enorme: STL cita una stima di circa 2.500 metri quadrati di radiatori per ogni megawatt di potenza It. Ciò può rendere l’intera impresa antieconomica: i radiatori sono grandi e pesanti e più massa occorre lanciare nello spazio, più diventa difficile raggiungere il costo per kilogrammo necessario a rendere il modello competitivo.
Non tutti i carichi di lavoro sono adatti allo spazio
Un’altra limitazione fondamentale riguarda le comunicazioni su larga banda.
Un data center terrestre può essere collegato a reti ad altissima capacità e può trasferire enormi quantità di dati dentro e fuori il proprio sistema. Un’infrastruttura orbitale deve invece tenere conto della capacità dei collegamenti con la Terra, della latenza e della possibilità di interruzioni.
Perciò gli analisti ritengono che, almeno per ora, i data center orbitali non possono essere la soluzione per l’addestramento dei modelli o l’elaborazione dei carichi di lavoro Ai cruciali. Le applicazioni che richiedono un continuo scambio di dati con i sistemi terrestri appaiono al momento poco adatte ad essere ospitate negli hub in orbita; al contrario, diventano interessanti le attività che possono essere svolte direttamente nello spazio, senza dover continuamente trasferire i dati a terra.
Un esempio è l’elaborazione dei dati generati nello spazio, come quelli prodotti dall’osservazione della Terra. Invece di acquisire enormi quantità di dati attraverso un satellite, trasmetterli a terra, elaborarli e poi eventualmente utilizzare il risultato, si può effettuare una parte dell’elaborazione direttamente in orbita.
Lo stesso ragionamento può essere applicato all‘inferenza dei modelli linguistici e al caching dei dati destinati successivamente all’elaborazione terrestre.
Applicazioni all’orizzonte
In definitiva, i data center orbitali non sono un sostituto di quelli terrestri, ma potrebbero essere usati come nuovo livello dell’architettura computazionale. Soprattutto, secondo STL, è improbabile che i data center orbitali sostituiscano i grandi cluster hyperscale destinati all’addestramento dei modelli Ai.
Spiegano gli analisti: l’addestramento di un Llm è un processo fortemente interdipendente, un workflow tightly coupled: le varie operazioni computazionali sono concatenate temporalmente e devono comunicare continuamente tra loro.
Un ambiente orbitale introduce, invece, maggiore latenza e la possibilità di interruzioni delle comunicazioni, il che rende lo spazio poco adatto al tipo di calcolo strettamente coordinato dell’Ai.
Un orbital edge layer per l’AI
Immaginando l’intero ecosistema dell’Ai come una gerarchia, i data centre orbitali si collocherebbero così non al centro, ma ai margini della rete. Sarebbero una sorta di orbital edge layer.
La funzione sarebbe quella di portare la capacità computazionale più vicino alla fonte dei dati o agli utenti dello spazio: potrebbero occuparsi di pre-processing dei dati generati in orbita, di inferenza Ai oppure di memorizzazione e caching dei dati che verranno successivamente utilizzati da infrastrutture terrestri. La grande maggioranza dell’addestramento dei modelli rimarrebbe sulla Terra.
Il futuro è legato alla sostenibilità
Ma che cosa decreterà la scelta finale su dove costruire i data center? Non solo e non tanto l’efficienza della tecnologia spaziale, ma quanto peggioreranno i vincoli terrestri, secondo STL.
Per gli analisti è sufficiente che i data center spaziali diventino abbastanza competitivi rispetto ad alternative terrestri che diventano sempre più costose e difficili da realizzare.
Se sulla Terra continueranno a peggiorare i problemi relativi alla disponibilità di energia, alle autorizzazioni, al territorio, al raffreddamento e all’accettazione da parte delle comunità locali, il valore relativo di una soluzione che evita questi vincoli aumenterà.
Ancora nei prossimi anni il centro di gravità dell’infrastruttura Ai rimarrà terrestre. La sostenibilità economica e ambientale di queste infrastrutture deciderà poi la direzione che i nuovi hub prenderanno.
Data center nello spazio: come si muove l’Europa
Sul fronte europeo, l’ambizioso consorzio Ascend, composto da 11 aziende tra cui Airbus, ArianeGroup e Thales Alenia Space, mira a installare un vero e proprio data center spaziale operativo entro il 2030. Il progetto è parte delle strategie continentali per l’autonomia tecnologica e la sostenibilità, in sinergia con il Green Deal e l’espansione dell’AI industriale.
In uno studio in cui Thales Alenia Space ha esplorato la possibilità di realizzare veri e propri data center in orbita si legge queste infrastrutture potrebbero ridurre l’impatto ambientale del digitale grazie all’uso diretto dell’energia solare e all’eliminazione della necessità di raffreddamento ad acqua. Tuttavia, il beneficio complessivo dipende da una condizione cruciale: lo sviluppo di sistemi di lancio molto meno inquinanti rispetto a quelli attuali.
Secondo le indicazioni dell’Agenzia spaziale Europea (Esa), un problema da affrontare è la difficoltà di trasmettere a Terra l’enorme quantità di dati raccolti dai satelliti.
Il futuro passa dal portare la capacità di elaborazione direttamente nello spazio, creando data center orbitali che possano ricevere i dati dai satelliti, elaborarli e inviare a Terra solo le informazioni rilevanti. Questo approccio ridurrebbe drasticamente la latenza e il traffico dati, rendendo possibili applicazioni più rapide ed efficienti, ad esempio nel monitoraggio ambientale o nella gestione delle emergenze.
Una nuova arena competitiva
Secondo il report Espi “Data Centres in Space: Orbital Backbone of the Second Digital Era?”, l’Europa rischia di perdere un’opportunità storica se non definisce subito una strategia. Usa e Cina stanno già investendo miliardi, mentre i colossi digitali – da Amazon a Google, passando per SpaceX e Alibaba – guardano all’orbita come soluzione per l’esplosione dei carichi di lavoro AI e per la crisi energetica dei data center terrestri. Il documento dell’European Space Policy Institute è chiaro: senza una roadmap ambiziosa, l’Ue resterà indietro in una partita che intreccia tecnologia, sostenibilità e sovranità digitale.
Il documento Espi distingue due approcci: architetture monolitiche, con grandi moduli da gigawatt, e architetture distribuite, basate su costellazioni di micro-data center. Le prime offrono economie di scala, ma richiedono lanci pesanti e manutenzione complessa. Le seconde sono più flessibili e resilienti, ma comportano costi di coordinamento e sincronizzazione. Il report suggerisce che l’Europa potrebbe puntare su modelli distribuiti, sfruttando la propria esperienza nelle costellazioni satellitari e nell’integrazione con reti terrestri. Un altro punto chiave è la governance: chi gestirà i dati in orbita? Espi propone un framework europeo per garantire compliance con Gdpr e sicurezza strategica.
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