Según se informa, el 70 % de los estadounidenses se opone ahora a que se construyan centros de datos de IA en su zona, lo que impulsa el interés por alternativas espaciales.
La propuesta de los centros de datos espaciales resulta atractiva: menores costes de lanzamiento, abundante energía solar, sin esperas para conectarse a la red ni disputas por la zonificación.
Pero refrigerar en el espacio es mucho más difícil de lo que parece, y la física podría ser el mayor obstáculo que la industria aún no ha sabido afrontar.
En distintos lugares de Estados Unidos y Europa, crece la oposición local a los centros de datos. De hecho, el 70 % de los estadounidenses se opone ahora, según se informa, a que se construyan centros de datos de IA en su zona. Esta oposición creciente ayuda a explicar por qué los centros de datos espaciales están pasando de repente de la ciencia ficción a convertirse en una estrategia inmobiliaria para la IA.
La empresa de centros de datos espaciales Starcloud ya ha lanzado un satélite que lleva una GPU NVIDIA H100. Y la propuesta más amplia que ahora escuchamos de Musk y SpaceX, Google, Nvidia y Bezos y Blue Origin resulta seductora: menores costes de lanzamiento, abundante energía solar, sin esperas para conectarse a la red, disputas por el agua ni juntas de zonificación.
Pero hay un inconveniente al que no se está prestando suficiente atención: el calor.
¿Por qué es un problema la refrigeración de los centros de datos espaciales?
Solemos hablar de la IA en términos de chips, modelos y electricidad. Sin embargo, casi cada vatio que consume un chip se convierte en calor residual. Ese calor debe disiparse rápidamente, ya que los chips empiezan a fallar si se calientan demasiado. Toda esa agua cuyo uso en los centros de datos la gente protesta se utiliza para refrigerar los chips. Y cuando no hay agua disponible, hay que hacer circular aire; de ahí los ventiladores de los ordenadores de sobremesa y portátiles convencionales.
Sus promotores afirman que refrigerar en el espacio será más fácil porque la temperatura ambiente allí es de -270 Celsius. Parece intuitivo, pero es más complicado de lo que parece.
En el vacío del espacio, el calor residual no tiene ningún material al que transferirse. No hay atmósfera ni agua. La única vía de escape es la radiación infrarroja: la nave espacial debe literalmente irradiar su calor, en longitudes de onda tan débiles que son invisibles para nuestros ojos.
Las cifras son contundentes. El propio informe técnico de Starcloud estima que un radiador de dos caras mantenido a unos 20 °C emitiría solo alrededor de 633 vatios por metro cuadrado, más de 1.000 veces más lentamente que la refrigeración por agua de los chips de IA en la Tierra. Así, un modesto centro de datos orbital de 1 megavatio, 1.000 veces más pequeño que los centros de datos terrestres a escala de gigavatios, necesitaría unos 1.600 metros cuadrados de radiadores, una superficie aproximadamente del tamaño de una pista de hockey.
Una réplica podría ser: ¿acaso el satélite no tendrá ya enormes paneles solares? ¿Por qué no usar la cara posterior como radiador? Es tentador, pero no funciona. Un panel fotovoltaico debe orientarse hacia el Sol y absorber energía. Un radiador necesita un ángulo que minimice la exposición solar y una vista despejada del espacio frío. Más importante aún, el calor debe viajar desde las GPU hasta los extremos del radiador, lo que exige radiadores gruesos para conducir más calor a mayor distancia, pero eso multiplica el peso. Por desgracia, los cohetes y los chips requieren cosas opuestas.
Una comprobación de la realidad para los centros de datos espaciales
La Estación Espacial Internacional (EEI) permite comprobar la realidad. Tiene paneles solares independientes, circuitos de control térmico con amoníaco y alas de radiadores giratorias. El sistema externo de control térmico activo de la NASA expulsa 70 kilovatios de calor residual mediante alas de radiadores que pesan unas 7 toneladas métricas. Adaptar equipos como los de la EEI a un modesto centro de datos de 1 megavatio supondría una masa descomunal: unos 100 toneladas de radiadores por sí solos. En comparación, 1 megavatio de bastidores informáticos de IA de última generación pesa alrededor de 10 toneladas. Ese es el límite económico: los radiadores por sí solos podrían pesar casi diez veces más que el equipo informático. Como el coste de lanzamiento aumenta con la masa, la refrigeración podría multiplicar por diez el coste de lanzamiento, antes de que se genere el primer token.
¿Podrían los ingenieros simplemente hacer funcionar los chips a mayor temperatura y reducir el tamaño del radiador? La radiación del calor residual aumenta con la cuarta potencia de la temperatura, lo cual ayuda mucho. Pero las fugas de los semiconductores y las tasas de error aumentan exponencialmente a medida que sube la temperatura, lo que perjudica aún más. Elon Musk ha hablado de elevar un 20 % la temperatura de los chips medida en grados Kelvin para reducir a la mitad la masa de los radiadores; eso significa aumentar la temperatura de los chips otros +50-70 °C, más allá de lo que los chips actuales pueden soportar. Es posible que los chips del futuro lo logren. Pero no es viable para las GPU elevar cientos de grados Celsius la temperatura de funcionamiento de los chips, como sería necesario para eludir de verdad la lenta refrigeración radiativa.
El verdadero compromiso de diseño debe tener en cuenta aún más limitaciones: la refrigeración, el movimiento de datos entre las GPU y la tolerancia a la radiación. Colocar las GPU juntas mejora la latencia y el ancho de banda entre chips, además de permitir compartir el blindaje contra la radiación. Pero el calor de los chips se concentra y debe recorrer largas distancias hasta los grandes radiadores, lo que limita la disipación. En cambio, distribuir las GPU por la estructura radiante facilita la refrigeración. Pero entonces se complican las interconexiones de alto ancho de banda y la sincronización, y cada GPU necesita su propio blindaje contra la radiación, lo que aumenta el peso. Es morir a base de mil cortes.
Los problemas no terminan ahí. Los satélites en órbita terrestre baja alternan entre la luz solar y la sombra aproximadamente cada 90 minutos, lo que provoca repetidas expansiones y contracciones térmicas que perjudican la fiabilidad, mientras que la radiación y los iones reactivos añaden más daños. La transmisión de información a la Tierra ofrece poco ancho de banda en comparación con la fibra óptica terrestre. El mantenimiento es aún más difícil. En la Tierra, el hardware de IA se renueva cada 3-5 años. En órbita, es probable que una GPU averiada u obsoleta siga así.
¿Qué aspecto podrían tener realmente los centros de datos espaciales?
Es improbable que todo esto apague el entusiasmo por esta apuesta ambiciosa. Si los optimistas prevén que la demanda de computación para IA podría aumentar otras 100 veces antes de que termine la década, lograr que funcionen los centros de datos espaciales sería como encontrar El Dorado. Y la desesperación de la industria es real: la escasez de electricidad, agua y capacidad de la red, así como la falta de aceptación de las comunidades, impulsarán apuestas audaces. Pero la IA orbital no funcionará solo porque el espacio sea gratuito, la luz solar abundante y el espacio «frío». Solo funcionará si los ingenieros logran milagros y construyen sistemas térmicos y de comunicaciones extraordinariamente ligeros y eficaces, órdenes de magnitud más avanzados que cualquier cosa existente hoy.
Y quizá exija una arquitectura muy distinta: no un almacén de servidores lanzado a la órbita, sino flotas informáticas modulares: muchos satélites pequeños que vuelan muy cerca unos de otros, con chips próximos a los radiadores para facilitar la refrigeración y comunicados mediante enlaces ópticos entre satélites que superan con creces las capacidades actuales. Si la IA orbital despega, el centro de datos del futuro podría parecerse menos a la EEI y más a un enjambre de libélulas plateadas, con las alas extendidas para refrigerarse y los ojos conectados por cientos de enlaces láser.
