تولید توربین گاز اسپیس‌ایکس؛ راهکار ایلان ماسک برای بحران برق

ایلان ماسک با هدف رفع گلوگاه انرژی در صنعت هوش مصنوعی، برنامه‌ای جسورانه برای تولید توربین گاز اسپیس‌ایکس و ساخت قطعات پیچیده آن تدوین کرده است. این اقدام می‌تواند سرعت توسعه زیرساخت‌های دیجیتال را تغییر دهد، اما همزمان چالش‌های زیست‌محیطی جدی ایجاد خواهد کرد.

روز شنبه، ماسک تأیید کرد که کارخانه ریخته‌گری مخفی اسپیس‌ایکس (SpaceX) در منطقه‌ی باستروپ تگزاس چه هدفی را دنبال می‌کند؛ این اقدام در واقع پاسخی بود به گزارش‌هایی که پیش‌تر جزئیات این موضوع را افشا کرده بودند. پیش از آن، نشریه The Information با استناد به آگهی‌های شغلی که صراحتا به «ریخته‌گری پره‌ها و وان‌ها» (blades and vanes foundry) اشاره داشتند، گزارشی منتشر کرد. همچنین یافته‌های کوری ترینتی، متخصص بررسی‌های دقیق (due diligence) که در خبرنامه خود تحلیل‌های مفصلی از زیرساخت‌های هوش مصنوعی ارائه می‌دهد، تأیید کرد که اسپیس‌ایکس بین ماه‌های مارس تا ژوئن، حدود ۸۳۰ هکتار زمین در نزدیکی کارخانه فعلی استارلینک در باستروپ خریداری کرده است.

ماسک روز شنبه در شبکه اجتماعی X نوشت: «اسپیس‌ایکس و تسلا هر کدام در حال تلاش برای ساخت سریع‌ترین مسیر ممکن جهت دستیابی به ظرفیت تولید ۱۰۰ گیگاوات در سال انرژی خورشیدی هستند، اما همچنان برای چندین سال به گاز طبیعی جهت تکمیل و تقویت توان نیروگاه‌های خورشیدی نیاز خواهد داشت. عامل محدودکننده در تولید توربین‌های گاز طبیعی، فرآیند ریخته‌گری پره‌ها و وان‌ها است. با انجام عملیات ریخته‌گری در داخل شرکت اسپیس‌ایکس، می‌توانیم زمان بهره‌برداری از توربین‌های گاز طبیعی را تا ۱۸ ماه تسریع کنیم که این موضوع تحولی بنیادین ایجاد خواهد کرد.»

بحران انرژی و گلوگاه‌های فنی در تولید توربین گاز اسپیس‌ایکس

دلیل این اقدامات به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های فعلی صنعت هوش مصنوعی بازمی‌گردد. اگرچه کمبود پردازنده‌های گرافیکی (GPU) همچنان یک مسئله است — برای مثال، جدیدترین تراشه‌های Blackwell انویدیا همچنان با زمان تحویل چند ماهه مواجه هستند — اما محدودیت دوم نیز همزمان پدیدار شده است: شبکه برق فیزیکی. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که مصرف برق مراکز داده در جهان تا سال ۲۰۳۰ تقریبا دو برابر شود؛ همچنین شرکت GE Vernova، سازنده توربین‌های گاز، اعلام کرده است که به دلیل تقاضای بالای زیرساخت‌های هوش مصنوعی، ظرفیت تولید خود را تقریبا به حداکثر رسانده و تمام سفارش‌ها را پذیرفته است.

همین کمبود باعث شده است که ساخت نیروگاه‌های گازسوز خصوصی در مجاورت مراکز داده، به‌جای انتظار برای اتصال به شبکه برق سراسری، به استراتژی رایج شرکت‌های بزرگ فناوری یا همان «هایپراسکالرها» (Hyperscalers) از جمله آمازون، گوگل، متا، OpenAI و مایکروسافت تبدیل شود. این شرکت‌ها پس از سال‌ها اولویت دادن به انرژی‌های بادی و خورشیدی، اکنون برای راه‌اندازی سریع‌تر مراکز داده خود، روی گاز طبیعی شرط‌بندی کرده‌اند.

درباره گلوگاه مربوط به فرآیند ریخته‌گری، طبق گزارش The Information، پره‌های داخل داغ‌ترین بخش یک توربین گاز در دماهایی بین ۳۰۰۰ تا ۳۶۰۰ درجه فارنهایت کار می‌کنند که تقریبا ۸۰۰ درجه بیشتر از نقطه ذوب آلیاژ فلزی است که از آن ساخته شده‌اند. این امر تنها به دلیل وجود کانال‌های خنک‌کننده داخلی در پره‌ها، استفاده از پوشش‌های سد حرارتی (thermal-barrier coatings) و روش خاص ریخته‌گری هر پره امکان‌پذیر است. در حال حاضر تنها چهار شرکت در جهان بر فرآیند ریخته‌گری به‌گونه‌ای تسلط دارند که بتوانند آن‌ها را در مقیاس صنعتی تولید کنند و تمام این شرکت‌ها نیز در حال حاضر ظرفیت خود را تکمیل کرده و با محدودیت مواجه هستند.

دشواری اصلی این فرآیند در این است که هر پره باید به صورت یک تک‌کریستال (Single Crystal) یکپارچه ریخته‌گری شود؛ یعنی کریستالی که به آرامی درون یک کوره خلاء رشد کرده باشد، بدون اینکه هیچ‌گونه درز میکروسکوپی داشته باشد (درزهایی که باعث می‌شوند فلز ریخته‌گری شده معمولی تحت فشار ترک بخورد). این فرآیند حتی برای پره‌های کوچک‌تر موتورهای جت نیز بسیار پیچیده است؛ اما پره‌های توربین‌های نیروگاهی به مراتب بزرگ‌تر هستند، که تولید آن‌ها در این مقیاس بدون نقص را دشوارتر می‌کند.

مزایای استراتژیک و پیامدهای زیست‌محیطی

اگر اسپیس‌ایکس موفق به انجام این کار شود — هرچند اجرای آن بسیار دشوارتر از بیانش است — به این معنا خواهد بود که نهادی تحت کنترل ماسک، به قابلیت تولیدی دست یافته است که تمام سازندگان دیگر زیرساخت‌های هوش مصنوعی در حال حاضر برای دستیابی به آن، وابسته به یک انحصار چندجانبه (Oligopoly) کوچک هستند. این موضوع به بخش هوش مصنوعی اسپیس‌ایکس برتری‌ای می‌بخشد که کپی کردن سریع آن برای هر رقیب ثروتمندی که توانایی تولید صنعتی ندارد، بسیار دشوار خواهد بود.

اما این امر همچنین به معنای ورود سریع‌تر توربین‌های گاز بیشتر خواهد بود؛ در حالی که توربین‌های مستقر در زمین، هم‌اکنون نیز به دلیل آلایندگی‌های خود، با شکایات فدرال و تحقیقات علمی داوری‌شده (peer-reviewed) در حوزه سلامت مواجه هستند.

در ممفیس، جایی که SpaceXAI از سال ۲۰۲۴ برای تأمین برق مراکز داده‌ی Colossus از توربین‌های گاز استفاده می‌کند، انجمن ملی پیشرفت رنگین‌پوستان (NAACP) بارها این شرکت را متهم کرده است که بدون داشتن مجوزهای لازم یا رعایت کنترل‌های آلودگی مورد نیاز در قوانین فدرال، اقدام به بهره‌برداری از این توربین‌ها می‌کند. نگرانی این سازمان آن است که توربین‌هایی از این دست، ترکیبات مولد مه‌دود (smog) و مواد شیمیایی خطرناکی مانند فرمالدهید (formaldehyde) را منتشر می‌کنند؛ آلاینده‌هایی که با آسم، بیماری‌های تنفسی و برخی سرطان‌ها مرتبط هستند. (این سایت در نزدیکی محله‌هایی واقع شده است که پیش از این نیز با آلودگی‌های شدید صنعتی دست‌به‌گریبان بودند و پژوهشگران دانشگاه ممفیس اعلام کردند که طبق تحلیل خودشان — که البته اذعان دارند محدود بوده است — آلودگی هوا به دلیل وجود این مرکز داده، «کمی بدتر» شده است.)

اما ممفیس صرفا مشهودترین نمونه در این زمینه است. همین مبارزه و چالش در هر جایی که توربین‌های گاز به راهکار پیش‌فرض برای رفع کمبود برق مراکز داده تبدیل شده‌اند، در حال وقوع است. در منطقه «Data Center Alley» در ویرجینیا، مطالعه‌ای که به سفارش شورای محیط زیست پیدمونت (Piedmont Environmental Council) انجام شد، از مدل اثرات سلامت COBRA متعلق به سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا (EPA) برای ارزیابی هشت توربین گاز تمام‌وقت در یک مرکز واحد استفاده کرد. این مطالعه نشان داد که انتشار آلاینده‌های آن‌ها می‌تواند بیش از ۲.۵ میلیون نفر را در چندین شهرستان تحت تأثیر قرار دهد — که شدیدترین اثرات آن بر جوامع حاشیه‌نشین و کم‌برخوردار خواهد بود — و باعث مرگ زودرس حدود ۳.۴ تا ۶.۵ نفر در سال شود؛ موضوعی که به معنای ۵۳ تا ۹۹ میلیون دلار خسارت سالانه مرتبط با سلامت است.