Aquí ε es la emisividad del objeto: qué tan efectivo es como radiador (0 < ε < 1), σ es la constante de Stefan-Boltzmann, A es el área de la superficie y T es la temperatura (en Kelvin). Como tenemos la temperatura elevada a la cuarta potencia, puedes ver que las cosas más calientes irradian mucha más energía que las más frías.
Bien, digamos que quieres jugar Red Dead Redemption en el espacio. Su computadora se calentará, tal vez 200 F (366 Kelvin). Para simplificar, digamos que se trata de una PC con forma de cubo con una superficie total de 1 metro cuadrado y que es un radiador perfecto (ε = 1). La potencia de radiación térmica sería entonces de unos 1.000 vatios. Por supuesto, tu computadora no es un radiador perfecto, pero parece que estarías bien. Siempre que la salida (1000 vatios) sea mayor que la entrada (300 vatios), se enfriará.
Ahora digamos que desea ejecutar algunas cosas modestas de IA. Ese es un trabajo más grande, así que ampliemos nuestra computadora cúbica con bordes dos veces más largos que antes. Eso haría que el volumen fuera ocho veces mayor (23), por lo que podríamos tener ocho veces más procesadores y necesitaríamos ocho veces más potencia de entrada: 2.400 vatios. Sin embargo, la superficie es sólo cuatro veces (22) mayor, por lo que la potencia radiativa sería de unos 4.000 vatios. Todavía hay más producción que insumos, pero la brecha se está reduciendo.
El tamaño importa
Puedes ver a dónde va esto. Si sigues ampliándolo, el volumen crece más rápido que el área de superficie. Entonces, cuanto más grande sea tu computadora espacial, más difícil será enfriarla. Si se estuviera imaginando una estructura en órbita del tamaño de un Walmart, como los centros de datos de la Tierra, eso simplemente no sucedería. Se derretiría.
Por supuesto, podrías añadir paneles de radiación externos. La Estación Espacial Internacional los tiene. ¿Qué tan grandes tendrían que ser? Bueno, digamos que su centro de datos funciona con 1 megavatio. (Los centros de datos de IA existentes en la Tierra utilizan entre 100 y 1.000 megavatios). Entonces necesitarías un área radiante de al menos 980 metros cuadrados. Esto se nos está yendo de las manos.
Ah, y estos radiadores no son como paneles solares, conectados por cables. Necesitan sistemas para conducir el calor desde los procesadores hacia los paneles. Para ello, la ISS bombea amoníaco a través de una red de tuberías. Eso significa aún más material, lo que hace que su puesta en órbita sea mucho más costosa.
Así que hagamos un balance. Aunque lo configuramos con suposiciones favorables, no pinta muy bien. Ni siquiera tenemos en cuenta el hecho de que la radiación solar también calentará el ordenador, lo que requerirá aún más refrigeración. O que la intensa radiación solar probablemente dañará los componentes electrónicos con el tiempo. ¿Y cómo se hacen las reparaciones?
Sin embargo, una cosa está clara: como la refrigeración es ineficiente en el espacio, su “centro de datos” tendría que ser un enjambre de pequeños satélites con mejores relaciones área-volumen, no unos pocos grandes. Eso es lo que sugieren ahora la mayoría de sus defensores, como el Proyecto Suncatcher de Google. SpaceX de Elon Musk ya ha solicitado permiso a la FCC para poner en órbita un millón de pequeños satélites de IA.
Mmm. La órbita terrestre baja ya está congestionada con 10.000 satélites activos y unas 10.000 toneladas métricas de basura espacial. El riesgo de colisiones, incluso catastróficas cascadas Kessler, ya es real. ¿Y vamos a añadir cien veces más satélites? Todo lo que puedo decir es: “Mire hacia abajo”.