هنا ε هي انبعاثية الجسم – مدى فعاليته كمشع (0 < ε < 1)، σ هو ثابت ستيفان بولتزمان، أ هي مساحة السطح، و ت هي درجة الحرارة (بالكلفن). وبما أن درجة الحرارة لدينا تصل إلى القوة الرابعة، يمكنك أن ترى أن الأشياء الأكثر سخونة تشع كثيراً قوة أكبر من الأشياء الأكثر برودة.
حسنًا، قل أنك تريد اللعب الفداء الأحمر الميت في الفضاء. سيصبح جهاز الكمبيوتر الخاص بك ساخنًا، ربما 200 درجة فهرنهايت (366 كلفن). لتبسيط الأمر، لنفترض أن هذا جهاز كمبيوتر على شكل مكعب بمساحة إجمالية قدرها 1 متر مربع، وهو مشعاع مثالي (ε = 1). وستكون قوة الإشعاع الحراري بعد ذلك حوالي 1000 واط. بالطبع جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو لا مشعاع مثالي، لكن يبدو أنك ستكون بخير. طالما أن الخرج (1000 واط) أكبر من الإدخال (300 واط)، فسوف يبرد.
لنفترض الآن أنك تريد تشغيل بعض عناصر الذكاء الاصطناعي المتواضعة. هذه مهمة أكبر، لذا دعونا نوسع حاسوبنا المكعب بحواف أطول بمرتين عما كان عليه من قبل. وهذا من شأنه أن يجعل الحجم أكبر بثمانية أضعاف (23)، لذلك يمكن أن يكون لدينا ثمانية أضعاف عدد المعالجات، ونحتاج إلى ثمانية أضعاف مدخلات الطاقة – 2400 واط. ومع ذلك، فإن مساحة السطح هي أربعة أضعاف فقط (22) أكبر، وبالتالي فإن الطاقة الإشعاعية ستكون حوالي 4000 واط. لا يزال لديك مخرجات أكثر من المدخلات، ولكن الفجوة آخذة في التضييق.
الحجم مهم
يمكنك أن ترى أين يذهب هذا. إذا واصلت توسيع نطاقه، فسينمو الحجم بشكل أسرع من مساحة السطح. لذا، كلما كان حاسوبك الفضائي أكبر، كلما كان من الصعب تبريده. إذا كنت تتخيل بنية بحجم وول مارت تدور حول الأرض، مثل مراكز البيانات على الأرض، فهذا لن يحدث. سوف تذوب.
وبطبيعة الحال، يمكنك إضافة لوحات الإشعاع الخارجية. محطة الفضاء الدولية لديها هذه. كم يجب أن يكون حجمهم؟ حسنًا، لنفترض أن مركز البيانات الخاص بك يعمل بقدرة 1 ميجاوات. (تستخدم مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الموجودة على الأرض ما بين 100 إلى 1000 ميجاوات). إذًا ستحتاج إلى مساحة إشعاعية لا تقل عن 980 مترًا مربعًا. هذا يخرج عن نطاق السيطرة.
أوه، وهذه المشعاعات ليست مثل الألواح الشمسية، متصلة بالأسلاك. إنهم بحاجة إلى أنظمة لتوصيل الحرارة بعيدًا عن المعالجات إلى الألواح. وتقوم محطة الفضاء الدولية بضخ الأمونيا عبر شبكة من الأنابيب لهذا الغرض. وهذا يعني المزيد من المواد، مما يجعل رفعها إلى المدار أكثر تكلفة بكثير.
لذلك دعونا نقيم الأمر. على الرغم من أننا وضعنا هذا بافتراضات إيجابية، إلا أنه لا يبدو جيدًا جدًا. نحن لا نأخذ في الاعتبار حتى حقيقة أن الإشعاع الشمسي سيسخن الكمبيوتر أيضًا، الأمر الذي سيتطلب المزيد من التبريد. أو من المحتمل أن يؤدي الإشعاع الشمسي الشديد إلى إتلاف الأجهزة الإلكترونية بمرور الوقت. وكيف تقوم بالإصلاحات؟
ومع ذلك، هناك شيء واحد واضح: نظرًا لأن التبريد غير فعال في الفضاء، فإن “مركز البيانات” الخاص بك يجب أن يكون عبارة عن سرب من الأقمار الصناعية الصغيرة ذات نسب أفضل للمساحة إلى الحجم، وليس عدد قليل من الأقمار الصناعية الكبيرة. وهذا ما يقترحه الآن أغلب المؤيدين، مثل مشروع Google Suncatcher. طلبت شركة SpaceX التابعة لشركة Elon Musk بالفعل إذنًا من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لإطلاق مليون قمر صناعي صغير يعمل بالذكاء الاصطناعي في المدار.
همم. المدار الأرضي المنخفض مزدحم بالفعل بـ 10000 قمر صناعي نشط وحوالي 10000 طن متري من النفايات الفضائية. إن خطر الاصطدامات، وربما حتى شلالات كيسلر الكارثية، أصبح حقيقيا بالفعل. وسنضيف مائة ضعف عدد الأقمار الصناعية؟ كل ما يمكنني قوله هو: “انظر أدناه”.
