Avaruuden datakeskukset: Mitä ne ovat ja mihin niillä pyritään?
Avaruuteen laukaistavien satelliittien määrä niin viestinnän kuin kuvantavien satelliittien osalta kasvaa nopeasti, lähivuosina kymmeniin tuhansiin. Myös niiden tuottaman ja siirtämän datan määrä kasvaa vuosi vuodelta. Suurin osa satelliiteista on suunnattu viestintään, ja Kiina on hakenut lupaa jopa 200 000 satelliitin laukaisuun. Elon Musk puolestaan puhuu jopa miljoonan satelliitin datakeskuksista kiertoradalla. Suomessakin ReOrbit ilmoittautui mukaan kehittämään kiertoratadatataloutta. Tämä kirjoitus pyrkii aukaisemaan kehitystä ja sen syitä ja vaikutuksia kansantajuisesti ja asiapohjaisesti.
Avaruuden datakeskuksista on ollut vuoden 2026 alussa valtavasti kirjoituksia ja keskustelua etenkin SpaceX:n aurinkoenergialla toimivan datakeskussuunnitelman julkistuksen jälkeen. Laskenta avaruudessa ei ole ihan uusi asia, tehdäänhän mm. kansainvälisellä avaruusasemallakin erilaisia tieteellisiä kokeita ja satelliiteissa olevat tietokoneet ohjaavat alijärjestelmien toimintaa. Laskenta on kuitenkin ollut rajallista ja pääasiassa avaruudessa tuotettu data on pyritty siirtämään maan päälle analysoitavaksi.
Voidaankin sanoa, että avaruusjärjestelmien aivot ovat sijainneet maassa. Tärkeänä kehityskohteena viime vuosien aikana on ollut satelliittien kehittäminen älykkäämmiksi
muuttamalla niiden arkkitehtuuria ohjelmistopohjaiseksi sekä
lisäämällä laskentakyvykkyyttä ja tekoälylaskentaa kiertoradalla lentäviin laitteisiin.
Kehityksen tavoitteita, syitä ja seurauksia voidaan tarkastella seuraavien kysymysten kautta.
Onko laskentaa järkevä tehdä avaruudessa?
Avaruudessa tehtävä laskenta ei ole mikään kaikkeen toimintaan ratkaisun antava hopealuoti ja sitä on järkevä käyttää vain tietyissä tarkkaan mietityissä käyttökohteissa. Kuvantavat satelliitit keräävät sensoreillaan suuren määrän dataa kuvauskohteista. Perinteisesti ne siirtävät tämän datan maahan lentäessään sopivan maa-aseman ylitse. Maassa lähetetty data tai kuva analysoidaan ja muutetaan loppukäyttäjälle käyttökelpoiseen muotoon. Koko ketjussa kuvanottohetkestä lopulliseen tuotteeseen menee helposti tunteja, jopa päiviäkin. Ja tässä vaiheessa voidaan havaita vaikkapa, että optinen kuva näytti lähinnä pilviä tai tapahtuma, joka havaittiin, on jo vanhentunutta tietoa.
Jos satelliitissa voidaan tehdä datan käsittelyä ja suodattaa mitä lähetetään maahan, niin saadaan vähemmän, mutta parempaa dataa siirrettäväksi. Pilvikuvat voidaan suodattaa suoraan turhina pois. Voidaan tehdä esim. avaruustilannekuvan sovelluksia ja tunnistaa kohteita, myös sotilaallisiin käyttötarkoituksiin. Viestintäsatelliiteissa voidaan prosessoida dataa, poistaa virheitä ja käyttää esim. konversiota radioliikenteestä optiseen liikenteeseen ja hyödyntää näin satelliittien välisiä linkkejä viestintään. Kaikki laskentaan tarvittava energia kerätään aurinkokennoilla, jotka toimivat avaruudessa tehokkaammin kuin maan päällä.
Mitä tällä tavoitellaan?
Avaruuslaskennan avulla voidaan parantaa siirrettävän datan laatua, vähentää viiveitä ja reagoida nopeammin havaittuihin asioihin. Tavoitteena on nimenomaan avaruudessa tuotetun datan ja satelliittien viestimän datan prosessointia eli ajatuksena ei ole työntää maasta suuria määriä dataa kiertoradalle prosessoitavaksi. Ohjelmistopohjainen laskentaan kykenevä satelliitti on monikäyttöinen ja sitä voidaan päivittää ohjelmallisesti tekemään erilaisia tehtäviä ilman tarvetta laukaista aina uusia satelliitteja uuden tarpeen täyttämiseen. Kyky käyttää satelliittien välisiä linkkejä ja datan reititystä avaruudessa nopeuttaa datan siirtämistä haluttuun paikkaan ilman tarvetta olla tietystä satelliitista suoraan yhteydessä maa-asemaan.
Totta kai kyseessä on myös geopoliittinen kilpailu ja sapelien kalistelu avaruuden herruudesta, etenkin Yhdysvaltojen ja Kiinan välillä. Avaruussodan sijasta pyritään kasvattamaan teknologista, taloudellista ja sotilaallista vaikutusvaltaa avaruuskykyjen kautta. Eurooppa on yhä globaalisti merkittävä toimija ja oman suvereniteetin ja teknologisten kykyjen kasvattaminen myös avaruusinfrastruktuurin osalta on tärkeää.
Voivatko avaruuden datakeskukset korvata maassa olevat?
Eivät. Tähän on hyvinkin monta syytä. Ensinnäkin satelliittien laskentakyky maan konesaleihin verrattuna on vaatimaton. Aurinkopaneelien tuottama teho suuressa viestintäsatelliitissa voi olla luokkaa 20–30 kW - ja laskentaan tästä jää muutamia kilowatteja kokonaisenergiabudjetin takia. ISS-avaruusasema on suuri ja sen paneelien tuottama teho on jopa 240 kW. OpenAI:n Stargate-datakeskuksen teho piikkiteholla on 1200 MW ja muutkin suurimmat rakenteilla olevat datakeskukset ovat yli gigawatin teholuokassa. Olkiluodon ydinvoimaloista vain Olkiluoto 3 tuottaa riittävästi tehoa yhden tällaisen datakeskuksen tarpeisiin. Jos toteutettaisiin esim. 10 kW laskentatehon suurten satelliittien hajautettu ratkaisu, tarvittaisiin 120 000 satelliittia yksittäisen Stargaten laskutehoon. Kaikkiaan datakeskukset kuluttavat arviolta 2–4 % maailman sähkönkulutuksesta ja kasvava tekoälyn käyttö vain lisää prosenttiosuutta.
Jos avaruuteen toteutettaisiin satojen tuhansien satelliittien järjestelmiä, päädyttäisiin erittäin haastavaan avaruusliikenteen hallintaan ja jatkuviin väistöihin. Starlinkin satelliitit tekivät vuonna 2025 noin 40 väistöliikettä per satelliitti, yhteensä 300 000 väistöä. Avaruusturvallisuus perustuu pitkälti ennakointikykyyn ja riskit kasvavat, kun väistöliikkeiden määrä kasvaa nopeaa tahtia. Satelliittien laukaisut ovat kalliita ja huollot erittäin kalliita tai mahdottomia (vrt. vikaantuneen palvelimen vaihto konesalissa). Elektroniikankin on oltava kiertoradalla kalliimpaa ja kosmista säteilyä kestävää.
Yhteenveto
Laskentaa tullaan tekemään varmasti yhä enemmän avaruudessa ja sillä käsitellään avaruusdataa. Maan päällä kuitenkin tapahtuu nyt ja tulevaisuudessa pääosa maassa käytettävien palveluiden käyttämästä laskennasta.
