Google si prepara a portare in orbita il primo satellite prototipo di Project Suncatcher, il programma di ricerca avviato per verificare se in futuro sia possibile realizzare infrastrutture di machine learning scalabili direttamente nello spazio. Il satellite dovrebbe essere lanciato a bordo della missione rideshare Transporter-18 di SpaceX e trasporterà le Tensor Processing Units dell’azienda, che verranno sottoposte per la prima volta a un vero ambiente orbitale. La missione è sviluppata insieme a Planet, società specializzata nell’osservazione terrestre e nella gestione di satelliti, e ha come obiettivo principale la raccolta di dati sul comportamento delle TPU durante il lancio e una volta raggiunta l’orbita terrestre bassa, dove l’hardware dovrà affrontare vibrazioni, forti accelerazioni, radiazioni e condizioni termiche molto diverse da quelle presenti nei data center terrestri. Google considera questo volo come una fase sperimentale di un programma molto più ampio: il risultato non deve semplicemente dimostrare che un chip può funzionare nello spazio, ma permettere agli ingegneri di capire quali componenti resistono, quali rappresentano i principali punti critici e quali modifiche saranno necessarie per eventuali missioni successive. Project Suncatcher era stato annunciato il 4 novembre 2025 come progetto di ricerca a lungo termine e prevedeva inizialmente una missione con due satelliti prototipo insieme a Planet entro l’inizio del 2027; il nuovo test costituisce quindi il passaggio concreto dall’attività di laboratorio alle verifiche in orbita.
Uno dei primi problemi affrontati riguarda la sopravvivenza fisica dell’hardware durante il lancio. Il viaggio di un razzo verso l’orbita terrestre bassa dura all’incirca dieci minuti, ma in questo intervallo il satellite viene sottoposto a vibrazioni estremamente intense e a carichi di accelerazione che possono raggiungere circa dieci volte la gravità terrestre, mentre singoli componenti elettronici possono sperimentare sollecitazioni nell’ordine di 50-100 g. Il team di Project Suncatcher ha quindi sottoposto il satellite a test di vibrazione su tutti e tre gli assi, riproducendo le frequenze e le sollecitazioni caratteristiche di un lancio spaziale, con risultati migliori del previsto per quanto riguarda la tenuta dell’hardware. Un problema distinto è rappresentato dalle radiazioni, perché una volta al di fuori della protezione offerta dall’atmosfera terrestre l’elettronica viene esposta a particelle energetiche provenienti sia dagli eventi solari sia dai raggi cosmici, con il rischio di danneggiamenti permanenti o errori temporanei come i cosiddetti bit flip, nei quali lo stato logico di una cella di memoria viene modificato dalla radiazione. Per verificare questa vulnerabilità, Google ha sottoposto le proprie TPU a un fascio di protoni presso il Crocker Nuclear Laboratory dell’Università della California a Davis, mantenendo contemporaneamente in esecuzione carichi di lavoro di intelligenza artificiale per verificare come eventuali errori influenzassero il calcolo. I test condotti sulle TPU Trillium, corrispondenti alla generazione v6e delle Cloud TPU di Google, hanno utilizzato protoni da 67 MeV e hanno mostrato che il sottosistema High Bandwidth Memory, risultato il componente più sensibile, iniziava a manifestare irregolarità soltanto dopo una dose cumulativa di circa 2 krad(Si), valore quasi triplo rispetto ai circa 750 rad(Si) stimati per una missione schermata della durata di cinque anni. Su un singolo chip non sono inoltre stati attribuiti guasti critici alla dose ionizzante totale neppure al livello massimo testato di 15 krad(Si), facendo ritenere a Google che le TPU possano sopportare una quantità complessiva di radiazioni superiore a quella prevista per una missione orbitale pluriennale.
Un’altra difficoltà fondamentale riguarda la dissipazione del calore. Le TPU concentrano una grande quantità di potenza di calcolo e generano molto calore in una superficie relativamente ridotta, ma nello spazio non esiste l’aria che nei data center terrestri può essere utilizzata direttamente o indirettamente per trasferire energia termica. Nel vuoto non è possibile ricorrere alla normale convezione e il calore deve essere trasferito verso appositi radiatori e quindi disperso tramite irraggiamento, rendendo necessario ripensare completamente l’architettura termica dell’hardware. Google sta sperimentando diverse soluzioni, tra cui sistemi che combinano heat pipe e radiatori, già sottoposti a prove all’interno di una camera termovuoto capace di riprodurre simultaneamente il vuoto e le escursioni termiche tipiche dell’ambiente spaziale. Il volo consentirà però di verificare per la prima volta il comportamento effettivo del sistema di raffreddamento delle TPU in orbita, fornendo dati utili per modificare progressivamente il progetto. La gestione termica è particolarmente importante perché Project Suncatcher non punta alla semplice installazione di qualche acceleratore AI su un satellite, ma studia la possibilità di creare in futuro infrastrutture di calcolo molto più grandi. L’idea di Google prevede infatti costellazioni di satelliti alimentati principalmente dall’energia solare e collocati probabilmente in un’orbita terrestre bassa eliosincrona di tipo dawn-dusk, nella quale il veicolo rimarrebbe esposto alla luce solare per una parte molto elevata della propria traiettoria. In condizioni orbitali favorevoli un pannello solare potrebbe produrre fino a otto volte più energia rispetto allo stesso pannello installato sulla superficie terrestre, riducendo contemporaneamente la necessità di trasportare grandi batterie a bordo.
L’architettura studiata da Google richiederebbe inoltre di trasformare i singoli satelliti in nodi di una vera infrastruttura di calcolo distribuita. Per raggiungere prestazioni confrontabili con quelle di un data center terrestre, i satelliti dovrebbero essere collegati fra loro attraverso connessioni ad altissima velocità, capaci di trasferire decine di terabit al secondo mantenendo allo stesso tempo una formazione orbitale sufficientemente stabile. Nei test di laboratorio effettuati nell’ambito del progetto, un dimostratore in scala ha raggiunto una trasmissione di 800 Gbps in ciascuna direzione utilizzando una singola coppia di ricetrasmettitori, equivalente a una capacità bidirezionale complessiva di 1,6 Tbps. Google ha anche simulato una possibile configurazione composta da 81 satelliti posti a un’altitudine media di circa 650 chilometri, distribuiti entro un cluster con raggio di circa un chilometro e con distanze tra i satelliti più vicini variabili indicativamente fra 100 e 200 metri; i modelli suggeriscono che una configurazione di questo tipo potrebbe essere mantenuta con correzioni orbitali relativamente limitate. Planet avrà un ruolo diretto in questa parte della sperimentazione, perché costruirà e gestirà la piattaforma satellitare avanzata prevista dal programma e la missione con due satelliti dovrà verificare non soltanto le prestazioni delle TPU nello spazio, ma anche la capacità dei due veicoli di volare in formazione mantenendo collegamenti cross-link ad alta larghezza di banda. Il progetto utilizza inoltre lo stesso bus satellitare previsto dalla roadmap tecnologica di Planet per la missione Owl, permettendo di sfruttare una piattaforma già inserita in un programma di sviluppo più ampio.
Alla base di Project Suncatcher c’è infine anche una valutazione sulla possibile sostenibilità economica di infrastrutture di calcolo orbitali su larga scala. Il principale ostacolo rimane il costo necessario per portare in orbita hardware, strutture di supporto, sistemi di alimentazione e apparati per il controllo termico e le comunicazioni, ma Google ha analizzato l’andamento storico dei prezzi di lancio e le proiezioni relative ai prossimi anni, stimando che entro la metà degli anni Trenta il costo potrebbe scendere sotto i 200 dollari per chilogrammo. A quel livello, secondo le simulazioni utilizzate nel progetto, il costo necessario per lanciare e gestire un’infrastruttura di calcolo nello spazio potrebbe iniziare ad avvicinarsi, considerando il costo per kilowatt-anno, alla spesa energetica dichiarata per un data center terrestre equivalente. Si tratta però ancora di un programma sperimentale, nel quale devono essere verificati contemporaneamente la resistenza dei chip, il raffreddamento nel vuoto, l’affidabilità delle comunicazioni ottiche o ad altissima capacità, il mantenimento della formazione orbitale e la possibilità di operare per anni senza interventi diretti sull’hardware. Il primo satellite con le TPU serve proprio a trasformare queste ipotesi e i risultati ottenuti nei laboratori in dati raccolti nello spazio reale, sui quali Google potrà basare le successive fasi di Project Suncatcher.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)