Орбита дата-центров или орбита катастрофы: учёные бьют тревогу из-за миллиона спутников-ИИ

Концентрации опасных загрязнителей от запусков ракет и возвращающихся в атмосферу спутников в верхних слоях земной атмосферы могут достичь опасных переломных точек, если в ближайшее десятилетие будут развёрнуты группировки из сотен тысяч орбитальных центров обработки данных. В этом эксперты практически не сомневаются.

В том, что у Земли серьёзная проблема с дата-центрами для ИИ, нет никаких сомнений. Согласно прогнозу Института исследований электроэнергетики, к 2030 году на дата-центры для искусственного интеллекта может приходиться до 17 процентов всего потребления электроэнергии в США. Для удовлетворения растущего спроса строятся новые электростанции на ископаемом топливе, а старые, подлежащие выводу из эксплуатации по планам декарбонизации, продолжают работать. Вдобавок ко всему, на охлаждение компьютеров уходят колоссальные объёмы воды из и без того перегруженных водоёмов.

Такие компании, как SpaceX, Amazon и Blue Origin, утверждают, что у них есть решение: перенести энергоёмкую инфраструктуру обработки данных в космос, где солнечную энергию легко производить, а тепло можно беспрепятственно излучать в ледяной космический вакуум. В совокупности эти компании уже подали в Федеральную комиссию по связи США заявки на запуск более чем миллиона орбитальных дата-центров в ближайшие десять лет. Большинство из них, если всё пойдёт по плану, будет принадлежать SpaceX; Илон Маск заявлял, что компания хочет самостоятельно управлять группировкой ИИ-спутников численностью в миллион аппаратов.

Подобные планы заставляют атмосферных учёных хвататься за голову. Если все эти проекты осуществятся, количество спутников, запускаемых в космос и возвращающихся в атмосферу, возрастёт в сто раз по сравнению с сегодняшними показателями. Более того, спутники-дата-центры будут значительно крупнее нынешних космических аппаратов. Эта большая масса обернётся и бóльшим количеством загрязняющего ракетного топлива, необходимого для вывода систем с Земли, и гораздо более значительными объёмами металлов, испаряющихся в атмосфере при сходе спутников с орбиты. И то, и другое — плохие новости для воздуха нашей планеты.

Нетронутая верхняя атмосфера под ударом

«Запуски и возвращения в атмосферу — это, по сути, единственное, что делает человек и что напрямую выбрасывает вещество в верхние слои атмосферы, — пояснил Аарон Боли, профессор астрономии и исследователь космической устойчивости из Университета Британской Колумбии. — А то, как вещества перемешиваются в верхней атмосфере, делает выбросы от запусков и сходов с орбиты гораздо более опасными по своему воздействию».

Большинство ракет выбрасывают чёрный углерод, способный усугубить глобальное потепление. Корпуса спутников в основном сделаны из алюминия, который при сгорании в присутствии кислорода, скорее всего, превращается в оксид алюминия. А оксид алюминия известен своей способностью провоцировать разрушение озонового слоя — тот самый опасный процесс, который удалось остановить Монреальским протоколом 1987 года.

В настоящий момент учёные не имеют точного понимания химических реакций, протекающих между загрязнителями и атмосферными газами на больших высотах. Неизвестны им и те самые переломные точки, которые отделяют незначительное воздействие на климат от катастрофического. Что ещё хуже, загрязнители в верхних слоях атмосферы сохраняются гораздо дольше, чем выбросы автомобилей и заводских труб у поверхности Земли. «Вблизи поверхности дождь и ветер удаляют загрязнение из атмосферы за считанные недели, — рассказала Элоиз Мараис, профессор химии атмосферы Университетского колледжа Лондона. — Но если мы выбрасываем его в верхние слои, то полагаемся на очень медленные атмосферные процессы, которые вернут это загрязнение обратно вниз».

Слишком много запусков

Чёрный углерод от ракет, к примеру, может оставаться в атмосфере до трёх лет, а значит, его концентрация способна опасно возрасти в самом ближайшем будущем. Мегаракета SpaceX Starship, вероятно, сыграет ключевую роль в развёртывании созвездий дата-центров. В отличие от нынешней рабочей лошадки компании Falcon 9, сжигающей форму авиационного керосина, Starship использует гораздо более чистую комбинацию метана и жидкого кислорода. Однако Мараис предупреждает: размер Starship и гораздо более частые запуски, которые потребуются для развёртывания огромных группировок, приведут к общему росту загрязнения, впрыскиваемого в верхнюю атмосферу.

«Starship — это ракета побольше, сжигающая больше топлива, — говорит Мараис. — Так что в пересчёте на каждый запуск разница почти компенсируется. Каждый запуск потенциально способен производить примерно сопоставимые объёмы чёрного углерода».

Эндрю Уилсон, исследователь космической устойчивости из Университета Каледонии в Глазго, сообщил, что один-единственный запуск Starship производит около 76 тысяч метрических тонн углекислого газа в эквиваленте — примерно столько же, сколько выбрасывают за год 17 727 легковых автомобилей с бензиновым двигателем. А для развёртывания запланированной SpaceX группировки из миллиона дата-центров, по оценкам Ars Technica, может потребоваться до 77 тысяч запусков Starship, то есть около 15 300 в год. Для сравнения: за весь 2025 год в мире было выполнено всего 324 орбитальных запуска, по данным Space News.

Дождь из космического мусора

Затем встаёт проблема токсичного пепла от спутников, возвращающихся в атмосферу. Сегодня, по данным Европейского космического агентства, на орбите Земли находится почти 19 тысяч действующих и вышедших из строя спутников. Самый массовый тип спутника на орбите в настоящее время — Starlink V2 Mini от SpaceX, каждый весом около 800 килограммов. Но орбитальные дата-центры SpaceX, скорее всего, будут гораздо массивнее. Имея солнечные батареи шириной 75 метров, каждый такой спутник-дата-центр может весить до 7,5 метрических тонн, согласно доступным оценкам.

Инсайдеры отрасли ожидают, что SpaceX и другие провайдеры захотят обновлять свои ИИ-спутники каждые пять лет, как они это делают с существующими спутниками связи. В результате в будущем в атмосферу ежегодно станут входить десятки, а то и сотни тонн металла, превышая количество природного космического камня, падающего на планету. Материалы, из которых сделаны спутники, не присутствуют в атмосфере Земли естественным образом, а значит, последствия таких возвращений могут быть непредсказуемыми.

«Всего десять лет назад возвращение спутников не вызывало беспокойства, потому что природных метеоритов, входящих в атмосферу за год, было гораздо больше, — говорит Уилсон. — Но если у вас в космосе в любой момент времени находятся сотни тысяч или миллионы спутников, вы по сути создаёте дождь из техногенных материалов, электронного оборудования и металлов, которые иначе не попали бы в атмосферу». Он добавляет, что ситуация напоминает продолжающееся изменение климата, которое не подаёт признаков замедления, поскольку человечество пока не смогло сократить выбросы углерода.

«Такого количества объектов в космосе у нас ещё никогда не было, а мы продолжаем предлагать всё больше, и больше, и больше, и больше, — говорит Уилсон. — И, на мой взгляд, окружающей среде уделяется до обидного мало внимания».

Не хватает данных и времени

Мараис добавляет, что на исследования, призванные ответить на все эти неизвестные, в настоящее время выделяется недостаточно средств: «Нам нужно гораздо больше наблюдений и гораздо больше времени, чтобы суметь во всём этом разобраться». Боли с ней согласен: «Мы обязательно должны понять, причём понять до того, как реально запустим миллион спутников. А не так, что мы их запустим и будем ждать, что произойдёт».

Планы спутниковых компаний вызывают протесты и среди астрономов, опасающихся, что световое загрязнение от этих группировок нанесёт непоправимый ущерб астрономическим наблюдениям. Недавнее исследование Европейской южной обсерватории показало, что, если все запланированные на сегодня проекты спутниковых группировок будут реализованы, астрономические исследования с поверхности Земли станут попросту невозможны.

Источники:
Материал подготовлен на основе комментариев для Space.com профессора Аарона Боли (Университет Британской Колумбии), профессора Элоиз Мараис (Университетский колледж Лондона) и доктора Эндрю Уилсона (Университет Каледонии в Глазго), данных Института исследований электроэнергетики, Европейского космического агентства, Европейской южной обсерватории, а также оценок Ars Technica и Space News о количестве запусков, необходимых для развёртывания орбитальных группировок.