Ingenieros de la Universidad de Pensilvania han diseñado un centro de datos alimentado por energía solar que orbitaría la Tierra mediante largas ataduras similares a las de las plantas. El concepto busca trasladar la computación de IA, que consume mucha energía, del suelo al espacio utilizando tecnologías existentes.
A medida que los sistemas de inteligencia artificial consumen más electricidad y agua en la Tierra, los ingenieros de la Universidad de Pensilvania están buscando una solución, muy arriba.
Un equipo de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un diseño detallado para centros de datos alimentados por energía solar que orbitarían la Tierra, utilizando cables largos y flexibles llamados anclajes para mantener en su lugar miles de unidades de computación. El concepto pretende ser lo suficientemente ambicioso como para descargar significativamente la computación de IA desde tierra, pero lo suficientemente simple como para construirse con tecnologías ya existentes.
El centro de datos orbital propuesto se asemeja a una planta gigante y frondosa que flota en el espacio. Largas columnas verticales de hardware cuelgan de cables, mientras que paneles solares anchos y delgados se ramifican como hojas para captar la luz solar. El sistema está diseñado para albergar miles de nodos informáticos idénticos, cada uno con chips, paneles solares y equipos de refrigeración, todos conectados entre sí por un cable.
Subtítulo: Un esquema del diseño del centro de datos orbital propuesto, que se asemeja a una planta frondosa, con paneles solares que se ramifican desde largas columnas que sostienen el hardware informático.
Créditos: Igor Bargatin, Dengge Jin, Zaini Alansari, Jordan R. Raney
La innovación clave reside en cómo la estructura se mantiene orientada en el espacio. Los diseños tradicionales de satélites suelen depender de motores y propulsores para mantener los paneles solares orientados hacia el sol. Esto añade peso, complejidad y consumo de energía, todos ellos importantes inconvenientes a la hora de ampliar la escala.
El autor principal Igor Bargatin, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada (MEAM), señaló que el diseño de Penn adopta un enfoque diferente.
"Este es el primer diseño que prioriza la orientación pasiva a esta escala", dijo en un comunicado de prensa.
En órbita, las ataduras se comportan de forma especial. La gravedad atrae un extremo de la atadura ligeramente hacia la Tierra, mientras que el efecto centrífugo del movimiento orbital atrae el otro extremo hacia afuera. Estas fuerzas en pugna tensan el cable y lo alinean naturalmente en una orientación vertical. Los ingenieros han estudiado las ataduras durante décadas y se han probado en el espacio, razón por la cual el equipo de Penn las considera un elemento fundamental.
Como la estructura cuelga de una cuerda, los nodos informáticos pueden añadirse uno tras otro. Bargatin lo compara con una simple joya.
“Así como puedes seguir añadiendo cuentas para formar un collar más largo, puedes escalar las ataduras agregando nodos”, dijo.
La propia luz solar ayudaría a mantener el sistema correctamente orientado. El empuje constante y suave de fotones, conocido como presión de radiación solar, actuaría sobre los paneles solares de película delgada como el viento sobre una veleta.
“Utilizamos la luz solar no solo como fuente de energía, sino también como parte del sistema de control”, añadió Bargatin. “La presión solar es muy baja, pero al usar materiales de película delgada y orientar ligeramente los paneles hacia los componentes informáticos, podemos aprovechar esa presión para mantener el sistema orientado en la dirección correcta”.
En simulaciones por computadora, una sola estructura anclada podría extenderse varios kilómetros o incluso decenas de kilómetros y soportar hasta 20 megavatios de potencia de procesamiento, aproximadamente la producción de un centro de datos de tamaño mediano en la Tierra. En lugar de una instalación gigantesca, la visión es un anillo de sistemas modulares que orbita el planeta.
“Imagina un cinturón de estos sistemas rodeando el planeta”, añadió Bargatin. “En lugar de un solo centro de datos masivo, tendríamos muchos modulares trabajando juntos, alimentados continuamente por la luz solar”.
La idea surge a medida que empresas y gobiernos compiten por construir más infraestructura de IA. El entrenamiento y la ejecución de grandes modelos de IA requieren enormes cantidades de electricidad, y muchos centros de datos terrestres también consumen grandes volúmenes de agua para su refrigeración. Los sistemas espaciales alimentados directamente por el sol podrían aliviar parte de esa carga, especialmente para la inferencia de IA: el proceso de responder a las consultas de los usuarios con modelos ya entrenados.
Bargatin sostiene que muchos de los conceptos actuales de centros de datos orbitales son demasiado pequeños para ser importantes o demasiado complejos para construirlos.
“El problema es que estos diseños son difíciles de escalar”, dijo. “Si se depende de constelaciones de satélites individuales que vuelan de forma independiente, se necesitarían millones para marcar una diferencia real”.
Otras propuestas imaginan enormes estructuras rígidas ensambladas robóticamente en órbita, pero estas requerirían capacidades de fabricación y despliegue que aún no existen a la escala necesaria. El diseño de Penn busca una solución intermedia, utilizando "correa de anclaje", paneles solares y enlaces de comunicación óptica que ya se conocen bien.
Los investigadores también tuvieron que enfrentarse a una de las duras realidades del espacio: impactos constantes de micrometeoroides y diminutos trozos de escombros que viajaban a altas velocidades.
El coautor Jordan Raney, profesor asociado en MEAM, señaló que el equipo se centró menos en prevenir colisiones y más en cómo se comportaría la estructura después de ser golpeada.
“No se trata de prevenir los impactos”, dijo Raney en el comunicado de prensa. “La verdadera pregunta es cómo responde el sistema cuando ocurren”.
Mediante simulaciones, Raney y el estudiante de doctorado del MEAM, Dengge "Grace" Jin, modelaron cómo los impactos repetidos se propagarían a través de la estructura anclada con el tiempo. Descubrieron que, cuando un micrometeoroide impacta, puede causar una breve oscilación o torsión, pero el movimiento se extiende a lo largo de la ancla y se desvanece gradualmente.
"Es como un carillón de viento", añadió Raney. "Si se altera la estructura, el movimiento se calma de forma natural. Teníamos que calcular cuánto tardaría ese proceso para asegurarnos de que el centro de datos se mantuviera estable incluso ante el impacto de varios objetos".
El diseño también incorpora redundancia.
“Cada nodo está soportado por múltiples anclajes”, añadió Raney. “Así que, incluso si un impacto rompiera un anclaje, el sistema seguiría funcionando”.
Uno de los retos de ingeniería más complejos es el calor. En la Tierra, los centros de datos dependen de la refrigeración por aire o líquido para disipar el calor de los procesadores. En el espacio, no hay aire, por lo que la única forma de disiparlo es radiándolo en forma de luz infrarroja. El concepto de Penn incluye radiadores, pero el equipo quiere mejorarlos, buscando diseños ligeros y duraderos que puedan soportar las cargas intensas y continuas de la computación de IA.
El sistema no está diseñado para gestionar toda la carga de trabajo de la IA. Enviar conjuntos de datos de entrenamiento masivos hacia y desde la órbita sería lento y costoso. En cambio, los investigadores consideran los centros de datos orbitales como una forma de gestionar la creciente demanda de ejecutar modelos ya entrenados.
“Gran parte del crecimiento de la IA no proviene del entrenamiento de nuevos modelos, sino de ejecutarlos una y otra vez”, añadió Bargatin. “Si podemos respaldar esa inferencia en el espacio, se abre un nuevo camino para escalar la IA con un menor impacto en la Tierra”.
El siguiente paso para el equipo es ir más allá de las simulaciones y construir un pequeño prototipo con un número limitado de nodos, para probar cómo se comporta la arquitectura atada en la práctica.
La obra, publicado en arXiv y presentado en el Foro de Ciencia y Tecnología del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA) de 2026, sugiere que un futuro en el que algunos de los sistemas de IA más avanzados del mundo funcionen muy por encima de nuestras cabezas puede no ser ciencia ficción, sino un desafío de ingeniería a nuestro alcance.
Fuente: Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania