「宇宙は極低温だから放熱が楽」は本当か？ 宇宙データセンターの実現に欠かせない冷却の話（1/2 ページ）

[秋山文野，ITmedia]

　AIの発展に伴うデータセンター急増により、にわかに存在感を増す軌道上データセンター構想。「宇宙空間は真空で冷たく、AI半導体のような高発熱機器も地上より楽に冷やせるのではないか」――そんな直感から、軌道上データセンター構想を合理的な未来像として語る言説もある。

　だが実際の宇宙機開発では、熱をどう集め、どう運び、どう捨てるかは、今もなお難しい課題だ。通信衛星の最新動向も手がかりにしつつ、宇宙データセンター実現の前提となる「排熱」の壁を読み解く。

技術試験衛星9号機（ETS-9） Credit: JAXA

宇宙データセンターとは何か

　宇宙データセンターが注目される背景にあるのは、AI時代のデータセンター急増で課題になった電力需要や用地の制約、水資源問題といった課題だ。欧州が24年まで進めた宇宙データセンターのフィージビリティスタディー（実現性検討） によれば、「大気圏外の太陽エネルギーを使用して将来のデータセンターを軌道上に配置することで、デジタル化の二酸化炭素排出量を大幅に削減できる」と考えられている。

欧州の「ACEND」プロジェクトで検討された宇宙データセンター衛星

　つまり宇宙なら大量の太陽光を使うことができ、地上電力網との競合を避けられるという発想があるわけだ。また地上のデータセンターは冷却に大量の水資源を使うため、飲料水との競合や排水の処理などの環境影響も抱えている。

　一方で軌道上データセンターは、データセンター（衛星）自身が宇宙で生み出せる電力を利用できる利点がある。地球観測衛星のデータ用に、宇宙で発生したデータを地上に降ろすことなく宇宙で処理して軽量化してから地上へ渡せるという利点もある。

　25年11月にはGoogleが宇宙太陽光発電衛星にデータ処理機能を付加する構想として、「Project Suncatcher」を発表。26年1月には、米SpaceXがStarlinkと連動する100万機規模の衛星を宇宙データセンターとして活用するという申請を連邦通信委員会（FCC）に提出した 。

　米国のスタートアップ企業StarcloudはNVIDIAのGPU「H100」を搭載した宇宙データセンターの技術実証衛星を打ち上げ、日本のSpace Compassは地球観測衛星の大容量データを静止軌道衛星で処理、リレーする独自の宇宙データセンター構想を進めている。

　このように「地上データセンターを代替する衛星」と「宇宙で得たデータのエッジコンピューティング処理」など、構想の性格はそれぞれ異なるものの、データ処理機能を衛星に持たせ、軌道上のデータセンターを構築しようとする発想が世界で複数存在している。

「宇宙は極低温だから冷却が楽」は誤解？

　ただし、宇宙で電力問題を解決すれば別のトレードオフが発生する。Googleの検討によれば、エネルギーの課題解決の代わりに、打ち上げ費用や半導体の耐放射線設計、衛星間光通信の実装が課題になる。そして軽視できないのが大容量のデータ処理に伴って発生する熱処理の問題だ。

　宇宙データセンターを語る際には「真空で冷たい宇宙なら冷却装置は最小限で済む」といったイメージで語られることもある。しかし宇宙で重要なのは、外が冷たいことではなく、熱をどう集め、どう運び、どう放射するかだ。

　地上のデータセンターでは、空気（ファンによる強制対流）や水（液体冷却）を用いて、熱を媒体に移送し、最終的に大気や水圏へ放熱する。しかし、宇宙空間は高度な真空。熱伝導の三要素である「伝導・対流・放射」のうち、「放射」しか外部への排熱手段として利用できない。

　これまでの衛星では、熱を衛星構体に伝えてラジエーターまで輸送し放射で逃がすという方法をとってきた。しかし発熱密度が高い計算機を宇宙で動かすには、ラジエーターだけでなくより積極的な熱輸送システムまで含めた新たな技術が必要になる。