AIの急速な普及に伴い、地上データセンターの電力と土地の消費が限界に達しつつある。このエネルギーの壁を打破するため、データセンターを宇宙空間へ移転する軌道上計算（オービタル・コンピューティング）の開発競争が始まっている。スタートアップ企業のStarcloudがNvidiaのH100チップを搭載した衛星を打ち上げたほか、SpaceXやシンガポールの研究機関、そして国家主導で動く中国などが参入している。太陽光発電や熱管理、レーザー通信などの技術的課題はあるものの、宇宙データセンターは次世代のインターネットインフラの主導権を握る鍵として、米中間の新たな覇権争いの舞台となっている。
地上データセンターが直面するエネルギーの壁
AIに質問への回答を求めたり、画像を生成させたり、あるいはコードを1行書かせたりするとき、世界のどこかで機械が動き出しています。広大な土地を消費するデータセンター内の、高性能コンピューティングによるニューラルネットワークです。現在、世界中にそうしたデータセンターが何千も存在しています。そして、それらを維持することはますます困難になっています。
これらのAIデータセンターを稼働させ、さらに冷却するためには、ただただ莫大な量の電力が必要になります。そのため、実質的にエネルギーの壁と呼ばれるものにぶつかっているのが現状ですね。
それにもかかわらず、需要は加速し続けています。世界全体で、データセンターの電力使用量は2030年までに倍増すると予想されています。2050年までには、地球上で消費される全電力の10分の1を占めるようになる可能性が高いです。一部の予測によると、これからの3年間だけで、北米の新しいデータセンターの容量を賄うために、さらに50から100ギガワットの新たなエネルギーが必要になると言われています。参考までに、原子力発電所1基の出力は約1ギガワットですので、米国だけで50から100基の新たな原子力プロジェクトが必要になる計算です。では、人工知能を維持するために必要な電力や土地が不足し、AIの成長がそれを追い抜いてしまったらどうなるのでしょうか。
宇宙への進出とスタークラウド1の挑戦
3、2、1。その答えは、地球の上空にあるかもしれません。エンジン全開。そして打ち上げです。2025年の後半、宇宙スタートアップのStarcloudは、Nvidia H100チップを搭載した衛星を軌道上に送り込みました。これは、宇宙に配備されたものとしては史上最も強力なプロセッサです。スタークラウド1、分離を確認。小型冷蔵庫ほどの大きさしかないこの機械は、データセンターを地球外に移すという大きな野ブロードな野望を象徴しています。
私たちがスタークラウド1を打ち上げるまでは、地球上にあるような最先端のGPUやAIチップを宇宙で動かすことはできないと考えられていました。そのため、これらのチップを宇宙で動作させるために、熱管理システムや耐放射線特性、遮蔽に関する膨大なエンジニアリング作業を行いました。これがスタークラウド1の衛星で、ちょうど今、アフリカの上空を飛行しているのがご覧いただけます。地球を1周するのにおよそ90分かかります。
スタークラウド1はまだデータセンターではありません。軌道上にある1つの試作機にすぎません。Starcloudが思い描く未来は、このようなチップを搭載した何万基もの衛星が連携し、宇宙で複雑かつ大規模な計算を行うことです。これは軌道上計算とも呼ばれています。多くの人にとって、そのビジョンは地球からのプロンプトから始まります。そのプロンプトはレーザー通信を介して宇宙へと送られます。その後、要求は衛星の機体内にあるAIチップによって処理されます。この衛星は、最大で4平方キロメートルにも及ぶ巨大な太陽光パネルの集合体から電力を得ています。これらの衛星が連携して接続されたコンピューティングネットワークを形成し、処理結果をわずか数ミリ秒で地球に送り返すのです。
宇宙データセンターが解決する現実の課題
2年前、私たちが宇宙にデータセンターを建設するという話を始めたとき、率直に言って、周囲の人々は私たちのことを少し頭がおかしいと思ったものです。確かに少しSFのように聞こえますよね。しかし、SFのように聞こえるこの試みは、非常に現実的な問題への解決策なのです。
地球上では、データセンターは膨大な土地、水、そして電力を必要とします。And、内部のAIシステムが強力になればなるほど、発生する熱を抑えることが難しくなり、コストもかさむようになります。一方で宇宙であれば、土地の制約や許認可をめぐる争いはありませんし、実用化できれば、ほぼ無限の太陽エネルギーを利用できることは言うまでもありません。ただ、現時点ではまだ大いに開発段階にあり、理論上の話でもあります。宇宙でデータセンターを運用するには、確かに多くの技術的な課題が伴います。これらのデータセンターに必要となる太陽光パネルは巨大なものになるでしょう。そして私たちは、宇宙でそれほどの大きさの太陽光パネルを運用した経験がまだないのです。
技術的ハードルとシンガポールでの解決策
宇宙でのAIチップのアイデアがテストされているシンガポールのナンヤン理工大学では、研究者たちがまさにその解決策に取り組んでいます。
私たちは、宇宙に到達したときにできるだけ広い面積をカバーできるように展開できるよう、太陽光パネルを小さな形状に折りたたんで打ち上げられるようにする必要があります。
シンガポールの宇宙技術開発プログラムの一環として、同大学はこれを可能にする新しいタイプの太陽電池をテストしています。一般的なシリコンベースの太陽光パネルとは異なり、これはペロブスカイトと呼ばれる材料で作られており、安価で軽く、打ち上げ時には丸めておき、軌道上で広げることができるほどの柔軟性を備えています。それは表面に塗布された化学インクであり、真空中で結晶化させることで太陽電池になります。
しかし、課題はそれだけにとどまりません。パネルは吸収を最大化するために、常に太陽を追尾する必要があります。また、宇宙にこれほど多くの機械が増えることで、軌道上ははるかに混雑してきています。ナンヤン理工大学のチームは、小型衛星が軌道を調整して衝突を回避できるようにする低電力の推進システムをテストしています。さらに、熱管理の問題もあります。宇宙の真空中には、熱を運び去るための空気も水もありません。
コンピューターから熱を逃がす方法を確実に確保しなければならないため、宇宙船にはラジエーターも必要になります。これらがうまく機能するためには、これらすべての異なる驚異的な工学技術を完璧に組み合わせるという、ある種複雑なダンスのような作業が必要になります。
レーザー通信が拓く軌道上インターネットの未来
そのダンスのあらゆる部分が通信に依存しています。これが本当に機能するためには、衛星が軌道上や地球に向けて莫大な量のデータを送信する必要があります。Starcloudと同様に、シンガポールのスタートアップ企業であるTranscelestialは、このような屋上の地上局から照射されるレーザーがその答えになると信じています。
地球上では、私たちが送受信するデータの99パーセントが海底ケーブルを経由しています。しかし宇宙では、そのような贅沢はできません。そのため私たちは、基本的には光ファイバーケーブルの内部で使用されているのと同じレーザーを外に取り出し、宇宙空間を通じて送信しています。これにより、ある衛星から別の衛星へ、つまり衛星間通信を行うことができます。あるいは、衛星から地上へ送信することも可能です。
従来の無線周波数通信システムと比較して1,000倍以上の帯域幅を持つレーザー通信は、軌道上インターネットの結合組織となる可能性があります。
衛星間通信に関して言えば、基本的には真空中を繋ぐことになります。空気も雨も雲もなく、通信を遮るような環境がありません。ですから、レーザーは実は衛星間通信に非常に適しているのです。
Transcelestialの長期的なビジョンは、ザ・リングと呼ばれるもので、地球の赤道付近に配置される約40基の衛星コンステレーションです。
私たちが成長し、この技術がますます身近なものになれば、将来のある時点で、多くの一般ユーザーがレーザー通信を介して宇宙のデータセンターに情報を送受信し、そこで処理された情報が地上に戻ってくるようになる、そんな未来が想像できます。
打ち上げコストの大幅な削減とSpaceXの野望
しかし、世界の宇宙探査の黎明期からそうであったように、おそらく最大の障害はそこへ行くためのコストです。SpaceXのファルコン9のような一部再利用可能なロケットは、軌道に到達するための経済性を完全に変えました。3、2、1、ファルコン9の打ち上げです。
SpaceXはファルコン9ロケットによって、再利用可能ロケットを市場に投入する道を真に切り開いてきましたが、それはまだ部分的に再利用可能なロケットにすぎません。スターシップによって、彼らはさらにもう一歩先へ進もうとしています。SpaceXが達成しようとしているのは、宇宙まで行き、軌道上に衛星を配備し、その後無傷で戻ってきて着陸し、再打ち上げまでの整備を最小限に抑えられるロケットです。これにより、打ち上げコストを50倍から100倍も劇的に下げられる可能性があります。私たちは、採算が取れるコストの境界線が1キログラムあたり約500ドルあたりだと見ています。今後数年で本格運用されるスターシップの打ち上げロケットは、打ち上げコストを1キログラムあたり10ドルから20ドルにまで引き下げるように設計されています。
実際、SpaceXは自前の宇宙データセンターを立ち上げる計画を持っています。同社はこのAIデータセンタープロジェクトのために、最大100万基の衛星を宇宙に投入すると宣言しています。しかし、この話をしていのは彼らだけではありません。ジェフ・ベゾスが率いるBlue Originも、データセンターの構築について議論しています。さらに、Axiom SpaceやRelativity Spaceといった他の宇宙スタートアップ企業も存在します。これは間違いなく、宇宙コミュニティの注目を集めているトピックです。
国家戦略として挑む中国のエッジコンピューティング
異なるアプローチをとっているもう一つのプレイヤーが中国です。彼らの焦点はより目先のことにあります。それは、宇宙型データセンターの前段階にあたるエッジコンピューティングと呼ばれるものです。例えば、衛星画像を地球にすべて生データのまま送り返すのではなく、軌道上で処理してフィルタリングする技術です。中国は三体計算コンステレーションを通じて、この分野をリードしています。中国は計画されている2,800基のうち、すでに12基の衛星を打ち上げました。これらのスーパーコンピューターは、地球上で目にするものと同等の計算能力を持つだけでなく、ある予測によれば、2,800基の計算衛星が実際に完成した暁には、多くの点でその600倍もの能力を持つことになると言われています。これは宇宙のデータセンターそのものではありません。しかし、そこへ至るための一歩です。そして、米国の民間主導のアプローチとは異なり、中国の取り組みはすでに資金が提供され、義務付けられ、国家政策に組み込まれています。
宇宙インフラをめぐる米中の覇権争い
中国はAIの主導権を握るために、米国とある種の競争を繰り広げています。AIは基本的にはテクノロジーの未来だけでなく、経済の未来そのものです。そして中国はその最前線に立ちたいと考えていますね。
さらに専門家によると、宇宙型データセンターは理論上、地球上での物理的な攻撃やサイバー攻撃が届かない場所に置かれるため、紛争において軍に優位性をもたらす可能性があるといいます。
すべては自給自足、技術的な自立、あるいは国家安全保障に関わる問題です。中国側は実際、信じられないほど急速に動いています。ですから、もし米国が競争力を維持したいのであれば、他の衛星をサポートできるように、宇宙に大規模な計算クラスターを構築することを急ぐことが極めて重要になります。
かかっているものは、単なるテクノロジーにとどまりません。専門家は、このインフラを最初に構築した者は、単に競争に勝つだけでなく、次のインターネットを誰が支配するかを決定づける可能性があると指摘しています。Starcloudだけでも、8万8,000基の衛星を軌道に投入するためにFCCに申請を行っています。And、世界中の事業者が、さらに数百万基の投入を提案しています。
私たちは本当に宇宙産業の黄金期の始まりにいます。人々は、宇宙には実際に利益を生むビジネスが構築されようとしているのだと気づき、それが多くの新たな関心を引きつけているのです。
将来、地上にデータセンターがまったくなくなるような瞬間が訪れるのでしょうか。
それがすぐに起こるとは思いません。しかし、宇宙技術が進歩するにつれて、データセンターが少しずつ宇宙へとシフトしていくのを目にすることになるでしょう。率直に言って、ほんの数年前には存在すらしていなかった市場の、私たちはまだ本当に初期の段階にいるのです。
AIに質問への回答を求めるとき、世界のどこかで機械が動き出します。今のところ、その機械は地球上にあります。問題は、それがいつまで続くかということです。
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