Der zunehmende Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und insbesondere generativer KI in Form von Large-Language-Modellen (LLMs) führt zu einem regelrechten Wettrüsten beim Ausbau der Rechenzentrumsinfrastruktur. Rund um den Globus werden neue Rechenzentren errichtet und auch in Deutschland findet im Moment ein starker Ausbau statt, wie die kürzlich veröffentlichte Karte „Heiße Luft“ zeigt. Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass sich der Stromverbrauch von KI-Rechenzentren bis 2030 verdreifachen wird.
In den USA geht der Widerstand der Bevölkerung gegen Rechenzentren inzwischen schon so weit, dass das Thema wahlentscheidend werden könnte. Doch auch in Europa nehmen öffentliche Proteste gegen deren Bau zu. Der Widerstand entzündet sich unter anderem am enormen Wasser- und Energieverbrauch der Datenfabriken. Seit einigen Monaten schon macht eine neue Lösung von sich reden, die all diese Probleme lösen soll: Rechenzentren im All.
Aber lassen sich Rechenzentren wirklich nachhaltiger betreiben, wenn sie die Erde verlassen? Wir haben das realistische Potenzial erkundet.
Mehr als ein Hirngespinst
Die Idee von Rechenzentren im All klingt erstmal einfach: Anstatt sich mit Energieengpässen auf der Erde auseinandersetzen zu müssen, werden Servercluster zusammen mit Solarpaneelen dahin geschossen, wo quasi unbegrenzt Sonnenenergie zur Verfügung steht. Einmal auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn abgesetzt, speist sich das Rechenzentrum im Orbit rund um die Uhr mit Strom aus der Sonne. Die Kühlung hängt nicht von auf der Erde immer knapper werdendem Wasser ab, sondern von Kühlkörpern, die Wärme mittels Infrarotstrahlung in den kalten Weltraum abgeben. Und auch alle Platzprobleme wären gelöst, wenn die flächenintensiven Gebäude ins scheinbar unbegrenzte All verlagert werden. Alles in allem wären damit die Auswirkungen auf unsere planetaren Ökosysteme geringer.
Die Idee ist längst kein reines Hirngespinst mehr. Unternehmen wie SpaceX, Blue Origin, Google und das US-Startup Starcloud haben bereits erste Projekte zu dieser Technologie gestartet. Auch die großen Weltraumorganisationen setzen sich mit dieser Idee ernsthaft auseinander, wie uns seitens der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) berichtet wurde und sich in Social.Media-Posts zeigt.
So einfach und genial die Idee erstmal klingt: Schauen wir auf die tatsächliche Umsetzbarkeit, wird es komplizierter.
Technische Herausforderungen jetzt und in Zukunft
Die meisten derzeit bekannten Entwürfe von alltagstauglichen Rechenzentren ähneln sich in ihrem Aufbau. Man kann sie sich als Satelliten-ähnliche Objekte vorstellen, bei denen sich vorne Solarpaneele, in der Mitte Server-Racks und hinten Kühlsysteme, die weit über die Rückseite der Konstruktion hinausragen, befinden.
Die genauen Größenverhältnisse variieren dagegen erheblich. Einige weisen riesige Solarpaneelfelder auf – manche Pläne sehen Flächen von vier mal vier Kilometern vor. Andere „virtuelle“ Rechenzentren bestehen aus einem Netzwerk kleinerer Satelliten, von denen jeder eine geringe Rechenleistung mitführt und die über Laser für die Datenübertragung miteinander verbunden sind.
Diese Konzepte stehen jedoch vor vielen Herausforderungen, wenn es um ihren Betrieb geht.
Erstens sind die Eigenschaften des Weltraums, die die irdischen Kühlungs- und Energieprobleme „lösen“ sollen, in der Praxis doch nicht so einfach. Auch wenn es im Weltraum sehr kalt ist, kühlen sich Objekte hier nicht sofort ab. „Die Wärme ist schwer aus dem System abzutransportieren, weil wir dort kein Medium wie die Luft haben“, sagt Enrico Stoll, der das Fachgebiet Raumfahrttechnik an der TU Berlin leitet, im Gespräch mit RESET. „Halten wir auf der Erde zum Beispiel eine Tasse heißen Kaffee in der Hand, wird die umgebende Luft aufgewärmt und trägt so die Wärmenergie weg. Im Weltall müssen wir das darüber lösen, dass die Wärme in den Weltraum abgestrahlt wird.“
Professor Felix Huber, Leiter der Abteilung Raumfahrtbetrieb und Astronautenausbildung beim DLR, verweist in diesem Zusammenhang auf das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Es besagt, dass es riesige Strahlungsflächen bräuchte, um die Hitze aus den Servern ableiten zu können. Dies führt zu einem hohen Materialbedarf und damit zu mehr Raketenstarts zu dessen Transport. Außerdem wird die Bauweise damit zunehmend komplexer. Auch Enrico Stoll bestätigt, dass das Thema Abwärme eine große Herausforderung ist.
Die Gewinnung von Sonnenstrom ist ebenso herausfordernd. Zwar wäre Sonnenenergie in einer sonnensynchronen Umlaufbahn reichlich vorhanden. Doch angesichts der vorgesehenen Größe der Solaranlagen könnte Weltraumschrott ein Problem darstellen, das zusätzliche Überlegungen erforderlich macht.
Dazu kommt, dass typische Wartungs- und Reparaturarbeiten sehr kompliziert werden. CPUs und GPUs (Graphics Processing Units) werden in planetaren Rechenzentren im Schnitt alle zwei bis fünf Jahre ausgetauscht. Ihr Ersatz im All würde aufwendige Weltraummissionen erfordern. Für Enrico Stoll ist daher klar, dass serviceintensive Infrastrukturen jenseits der Erde eigentlich erst dann wirklich Sinn machen, wenn Roboter diese Aufgaben übernehmen können. Soweit seien wir aber noch nicht, sagt der Raumfahrttechnik-Experte.
Ein weiterer Aspekt, der noch nicht gelöst ist, ist die Kommunikation der Server zur Erde. „Die Teile fliegen mit rund sieben Kilometern in der Sekunde durch den Orbit und wir müssten irgendwie eine Verbindung zu ihnen herstellen. Das Thema ist täglich Butter und Brot im Raumfahrtbetrieb, aber Satelliten sind eben nicht immer verfügbar“, so Stoll. Er geht davon aus, dass es für eine zuverlässige Kommunikation – und damit eben auch die Datenübertragung – sehr viele Bodenstationen bräuchte. „Herkömmliche Kommunikation über Radiofrequenzwellen reicht wahrscheinlich nicht, sondern man müsste vielleicht Laser einsetzen.“
Auch wenn es aktuell technologisch noch höchst anspruchsvoll ist, Rechenzentren im All zu realisieren, hält es Enrico Stoll nicht für komplett unmöglich, dass die technischen Herausforderungen in den nächsten Jahren gelöst werden könnten. Eine andere Frage ist allerdings die der wirtschaftlichen Rentabilität.
Wirtschaftliche Herausforderungen – für immer?
Mit Sicherheit sind ein Grund, dass Unternehmen diese Technologie vorantreiben, die drohenden Energieengpässe auf der Erde und nicht unbedingt unmittelbare wirtschaftliche Aspekte. Denn die Kosten der digitalen Infrastrukturen im All wären erheblich.
Der Hauptfaktor hierfür sind, wenig überraschend, die Kosten für den Transport des Materials in den Weltraum. Derzeit sehen die meisten Pläne das „Starship“ von SpaceX als Transportfahrzeug vor, das geschätzte Startkosten von 67 bis 100 US-Dollar pro Kilogramm Transportgewicht in die niedrige Erdumlaufbahn erreichen könnte. Aktuell ist die Alternative die Falcon 9 von SpaceX, deren Kosten immer noch bei rund 7.000 US-Dollar pro Kilogramm (Stand Juni 2026) liegen. Um dies zu veranschaulichen: Ein Megawatt an hochmodernen terrestrischen KI-Rechenracks wiegt aktuell etwa 10 Tonnen. Die Kühlkörper könnten um ein Vielfaches schwerer sein.
Die bereits erwähnte Komplexität der Wartung bringt nicht nur technische Schwierigkeiten mit sich, sondern wird wahrscheinlich auch ein wesentlicher Kostentreiber sein. Defekte im System oder der Austausch von GPUs würden entweder zu einer komplizierten Weltraummission oder zu einer vollständigen Abschreibung der Teile führen.
Außerdem wirkt sich die Weltraumstrahlung negativ auf die Hardware aus und verkürzt ihre Nutzungsdauer. Als Reaktion darauf haben Unternehmen begonnen, an spezifischen Strahlenschutzmaßnahmen zu arbeiten. Das wiederum bringt neben weiteren technischen Herausforderungen auch zusätzliche Gewichts- und Materialkosten für die Starts mit sich.
Können Rechenzentren im All jemals nachhaltig sein?
Aus Nachhaltigkeitsperspektive müssen die Auswirkungen von Produktion, Start und Wiedereintritt in die Atmosphäre noch eingehend bewertet werden. In der Produktion besteht der wesentliche Unterschied darin, dass nicht nur das Rechenzentrum an sich, sondern auch die Energiequelle von Grund auf errichtet werden muss. Abgesehen vom Strahlenschutz für die Technik, die auch auf der Erde verwendet wird, wird also eine massive Produktion von Solarmodulen und Kühlkörpern sowie der übrigen Satellitenausrüstung nötig sein.
Dazu kommen die vielen Starts der Transportraketen. Carbon Trust hat berechnet, dass ein von Starcloud geplantes 5-Gigawatt-Rechenzentrum mehr als 2.000 „Starship“-Starts erfordern würde. Nach Berechnungen der NASA entspräche dies sieben Millionen Tonnen CO2-Äquivalent, was in etwa dem jährlichen Energieverbrauch von 940.000 Haushalten entspricht.
Schließlich bleibt die Frage des Wiedereintritts der Komponenten offen. „Nachdem die Rechenzentren oder Teile von ihnen ausgedient haben, fallen sie wieder zur Erde zurück und verglühen in der Atmosphäre. Wie sich das Verglühen von Satelliten und ähnlichen Strukturen auf die Ozonschicht und die Erdatmosphäre auswirkt und wie sich Klimavorgänge dadurch verändern könnten, ist noch nicht geklärt“, so Stoll.
Auf der Erde bleibt viel zu tun
Weltraumgestützte Rechenzentren werden höchstwahrscheinlich nicht zu einer Verlangsamung des Ausbaus terrestrischer Rechenzentren führen – zumindest nicht in naher Zukunft. Einerseits sind die technischen Herausforderungen noch groß und auch ökologische Bedenken sollten nicht außer Acht gelassen werden. Zudem rührt die Entstehung dieser Idee eher daher, dass vielen Unternehmen die Entwicklung auf der Erde zu langsam und die Nachfrage an Rechenleistung zu groß ist. Die Datenverarbeitung im All würde also eher noch zusätzlich aufgebaut werden.
Bei der Erforschung neuer Orte für Rechenzentren – sei es im Weltraum, unter Wasser oder schwimmend auf dem Wasser – ist ein oft wiederholtes Argument die Chance einer Verbesserung der Nachhaltigkeit. Ob die Hersteller sich tatsächlich um die Umwelt sorgen oder versuchen, der Öffentlichkeit zu gefallen, bleibt abzuwarten. Mit Blick auf die Zukunft plädieren auch Organisationen wie die ESA dafür, genau zu prüfen, wie Monopolmächte den Einsatz der Technologie prägen und wie sich die Anzahl der Satelliten sowie deren Wiedereintritt in die Atmosphäre auf die Nachhaltigkeit des Weltraums und der Erde auswirken könnten.
Vorerst sollten wir aber vor allem unsere Bemühungen fortsetzen, den Ausbau von Rechenzentren auf der Erde so umweltfreundlich wie möglich zu gestalten – denn auch hier gibt es viel zu tun. Der Blick ins All sollte nicht davon ablenken.
Rechenzentren – aber nachhaltiger? In unserem Themenschwerpunkt stellen wir Möglichkeiten vor.
