Орбитальные дата-центры: патентный анализ

Хабр уже писал, что идея «ЦОД в космосе» на низкой околоземной орбите (LEO, 400 км) вышла за рамки научной фантастики. 

Компания Axiom Space в сентябре 2025 г. заявила о создании первого орбитального дата-центра AxODC (от Axiom orbital data center), который разместился на Международной космической станции МКС. Этот ЦОД будет обслуживать не только станцию, но также любые спутники с оптическими терминалами на борту. Использованы 64-разрядные процессоры Microchip PIC64-HPSC и накопители SSD Phison Pascari объёмом 128,88 Тбайт. Терминал способен обеспечить скорость связи с ЦОД на борту МКС до 2,5 Гбит/с. В будущем скорость обмена будет повышена до 100 Гбит/с. 

Мы решили разобраться, что с патентами на орбитальные ЦОДы. 

Назначение 

Специализированные применения орбитальных дата центров в космосе, невозможные на Земле:

• Real-time Earth Observation Analysis (спутник → обработка на орбите → результат на Землю) с задержкой сигнала 1-10 мс vs 100-1000 мс. Применения: обнаружение лесных пожаров, мониторинг сельского хозяйства, геологоразведка, промышленный шпионаж, военные и правоохранительные применения;

• Автономные космические миссии с локальной обработкой данных без связи с Землёй (марсоходы, разведка комет и астероидов, поиск инопланетян и т.п.);

• ИИ-сервисы с низкой задержкой, например глобальные экспертные системы.

Фундаментальные преимущества орбитальных дата центров отражены в табл. 1.

Таблица 1: Сравнительный анализ преимуществ орбитальных дата центров

Несмотря на яркие перспективы, сохраняются и серьезные технологические вызовы: необходимость эффективного охлаждения, защита электроники от радиации, обеспечение высокоскоростного канала связи с Землей и высокая стоимость вывода грузов на орбиту.

На портале Google.Patents поиск по запросу orbital data center показал более 100 000 документов. Google выдаёт много информационного шума, отбирая патенты со словами orbital, data и center, что может быть применимо к земным дата-центрам для работы с орбитальной информацией, наблюдениям за орбитами из земных научных центров с анализом данных и т.п. Целевой поиск для космических аппаратов (orbital data center) (B64G) дал всего 8661 патент. Динамика мирового патентования представлена на рис. 1.

Видно, что до 2016 год количество патентов на изобретения в мире было невелико. В 2016-2025 годы произошёл резкий всплеск активности патентования по космическим дата центрам. При этом нет безусловных лидеров. Формальный рейтинг патентовладельцев следующий:

1. Mitsubishi Electric – 3,6%;

2. The Boeing Company – 3,2%;

3. Microsat上海微小卫星工程中心 – 2,5%;

4. Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学 – 1,8%;

5. Shanghai Jiao Tong University 上海卫星工程研究所 – 1,5%;

Прямо за японской Mitsubishi и американским Boeing идут китайские компании и институты. Но колоссального разрыва пока нет.

Содержательный анализ мировых патентов показывают приоритет следующих тем:

• Системы охлаждения;

• Защита от космической радиации;

• Системы контроля и диагностики;

• Энергоснабжение;

• Системы автономного восстановления (самозалечивающиеся полимеры; микрокапсулы с восстановителем; перестраиваемая электроника, например FPGA с частичной реконфигурацией и автоматическое перераспределение функций; роботизированный ремонт; логическое восстановление Checkpoint/Restart).

Примеры патентов:

US10419106B1 Satellite-based content delivery network (CDN) in an extraterrestrial environment. Патентовладелец Amazon Technologies Inc. Описана технология спутниковой сети доставки контента (CDN). Спутниковая сеть CDN использует сетевую архитектуру для предоставления глобальных высокоскоростных интернет-услуг с высоты птичьего полета с помощью различных летательных аппаратов, таких как высотные дирижабли, спутники, космические станции и, в конечном итоге, лунные центры обработки данных, принимая во внимание технологические достижения в области радиочастотной и оптической беспроводной связи.

US11040786B2 Earth observation satellite information routing system. Патентообладатель Cloud Constellation Corp. Основное внимание в настоящем описании уделяется группировке спутников наблюдения Земли, осуществляющих связь с наземными точками доступа через промежуточную группировку спутников-ретрансляторов, объединенных в сеть. Сетевая система включает в себя одну или более наземных точек доступа, один или более спутников наблюдения Земли и спутниковую группировку, включающую в себя множество спутников-ретрансляторов с коммуникационной связью.

US11586497B1 Processor card and intelligent multi-purpose system for use with processor card. Патентообладатель National Aeronautics and Space Administration NASA. Изобретение относится к одноплатной процессорной плате, сконфигурированной для использования в многоцелевой архитектуре форм-фактора полезной нагрузки CubeSat размером 1U, включающей в себя: программируемую в полевых условиях логическую матрицу (FPGA), которая может быть реконфигурирована в полете; при этом память конфигурации FPGA может быть очищена в полете для корректировки. ошибки или сбои в работе; и защищенный от радиации монитор (RHM), который обеспечивает снижение уровня радиации.

Хронология мирового патентования орбитальных дата-центров:

• 2010-2015 гг.: 50-70 патентов в год. Фаза ранних исследований. Патенты носят общий характер, часто являются побочным продуктом программ МКС или спутников связи. Доминируют государственные агентства (NASA, ESA);

• 2016-2020: 100-150 патентов в год. Волна коммерческого интереса. К процессу активно подключаются IT-гиганты (Microsoft, Google) и облачные провайдеры. Фокус изобретательства смещается на энергоэффективность и охлаждение;

• 2021-2025: 200-300 патентов в год. Инвестиционный бум. Появление Starship и рост числа проектов частных орбитальных станций стимулируют патентование конкретных архитектурных решений. Резкий рост активности в Китае и США. Патентуются целые системы жизнеобеспечения ЦОД;

• Прогноз на 2026-2030 гг.: ожидается 500+ патентов в год. Возможна фаза массового внедрения и стандартизации. Будут патентоваться технологии интеграции с земным облаком, межорбитальные протоколы передачи данных, а также решения для утилизации орбитальных ЦОД.

Анализ патентов в России?

Известно, что Российская компания RUVDS активно развивает это перспективное направление. Недавно она представила новый аппарат RUVDSSat1, испытания которого стартовали в апреле. Этот спутник призван сменить пилотную модель, выведенную на орбиту летом 2023 года. Первый спутник для RUVDS построило ООО «МКС». Техническое оснащение нового спутника включает не только бортовой компьютер для связи и управления, но и микрокомпьютер Raspberry Pi Zero с тактовой частотой процессора 1 ГГц и 512 Мб оперативной памяти. Это устройство станет основной платформой для всех запланированных экспериментов. RUVDSSat1 будет функционировать на низкой солнечно-синхронной орбите высотой 510±15 км с наклонением 97,38°. 

По некоторым сведениям ГК «Роскосмос» разрабатывает концепт ЦОДа на Луне в составе лунной научно-технической базы с электрической запиткой от лунного ядерного реактора, который готовит ГК «Росатом». Разрабатываются комбинированные системы радиационной защиты, которые сочетают пассивные и активные подходы. Такие системы направлены на снижение воздействия ионизирующего излучения (частиц высокой энергии, гамма-излучения) на электронику и другие системы космических аппаратов. Комбинированный подход включает использование многослойных экранов из поглощающих и отражающих материалов, а также локальные магнитные поля для отклонения заряженных частиц. 

Патентный поиск по открытой базе ФИПС по рефератам «орбитальный дата центр» и «космический дата центр» дал ноль документов на изобретения, заявки и полезные модели. Нет открытых свидетельств на программы для ЭВМ, Базы данных и Топологии интегральных схем. 

Можно констатировать, что в РФ есть косвенные, непрямые патенты, созданные для космических аппаратов вообще, и применимые к орбитальным дата-центрам в частности.

Эксперты «Онлайн Патента» отметили несколько косвенных патентов, которые касаются орбитальных ЦОД, например:

№2746862 (2021) Система испарительного охлаждения с разомкнутым контуром для термостатирования оборудования космического объекта. АО «НПО Лавочкина». Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к системам охлаждения. Система испарительного охлаждения с разомкнутым контуром для термостатирования оборудования космического объекта содержит испарительный теплообменник, резервуар с жидким теплоносителем, регулятор расхода теплоносителя и изолирующий клапан запуска системы.

№2753368 (2021) Способ формирования архитектуры орбитальной группировки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и информационно-аналитическая система для его осуществления. АО «Российские космические системы. Оптимизация архитектуры КА ведется по критериям эффективности в виде минимальной средней периодичности наблюдения заданного широтно-долготного участка поверхности Земли и максимального информационного выхода («дохода») бортовой аппаратуры КА при выполнении этими КА заявок по ДЗЗ с учетом их приоритетности и важности, а также качества съёмки. 

Заключение

На начало 2026 года в космосе нет «орбитальных дата-центров» в прямом понимании этого термина. Существуют орбитальные вычислительные эксперименты (США), закрытые исследовательские программы (Китай) и тестовые эксперименты (Россия). Главная проблема – это вовсе не вычисления, а выживание «железа». Основной фокус известных проектов – исследование того, как обычные серверные компоненты (процессоры, память, накопители) переносят космическую радиацию, перепады температур и невесомость. Без решения этой проблемы невозможно говорить о коммерческих ЦОДах.

В США реализуется несколько проектов. Так, Google (Project Suncatcher) начиная с 2027 года планирует запустить небольшие вычислительные стойки (small computing racks) на спутниках для тестирования космических центров обработки данных, работающих на солнечных батареях, с целью их широкого внедрения в течение десятилетия. Nvidia и Starcloud запустили искусственный интеллект-спутник с графическим процессором H100 для тестирования космических вычислений, нацеленный на создание крупных орбитальных центров обработки данных с мощными солнечными батареями для получения недорогой энергии. Компанией Lonestar Data Holdings уже отправлено оборудование на Луну и планируется создание будущих лунных центров обработки данных, использующих стабильную среду Луны для охлаждения. На начальной стадии проектирования Blue Origin (Джефф Безос выступает за перенос загрязняющих окружающую среду производств, включая центры обработки данных, за пределы Земли); Эрик Шмидт (бывший генеральный директор Google) проявил интерес к орбитальным центрам обработки данных, но подробности не раскрывает.

Китай проводит эксперименты по надежности компьютерных систем и, возможно, по обработке данных на своей космической станции «Тяньгун». В ноябре 2025 года Пекинская комиссия по науке и технологиям совместно с ведущими космическими научно-исследовательскими институтами объявила о начале реализации проекта по созданию орбитальной инфраструктуры для крупномасштабных вычислений на базе искусственного интеллекта на высоте 700-800 километров над Землёй. 

По мере развития космической инфраструктуры и снижения стоимости доступа к орбите, космические дата центры превратятся из экзотической концепции в реальность. Патентная гонка в этой сфере только начинается.