અંતરિક્ષમાં વર્ચ્યુઅલ ડેટા સેન્ટર: ઉપગ્રહોને સુપરકમ્પ્યુટરમાં બદલતી સોફ્ટવેર ક્રાંતિ

માનવજાતે જ્યારે ૪ ઓક્ટોબર ૧૯૫૭ના રોજ 'સ્પુટનિક ૧' (Sputnik 1) લોન્ચ કર્યો ત્યારે અંતરિક્ષ માત્ર એક નિરીક્ષણ સ્થળ હતું. પરંતુ આજે પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં હજારો ઉપગ્રહો ફરી રહ્યા છે. આ ઉપગ્રહો સતત અબજો ગિગાબાઇટ કાચો ડેટા એકત્ર કરે છે, જેને પૃથ્વી પર મોકલવા માટે 'ડાઉનલિંક' (downlink: ઉપગ્રહથી પૃથ્વી પર ડેટા ટ્રાન્સમિટ કરવાની પ્રક્રિયા) પર આધાર રાખવો પડે છે. જોકે મર્યાદિત 'કોમ્યુનિકેશન વિન્ડો' (communication window: પૃથ્વી અને ઉપગ્રહ વચ્ચે સંપર્કનો સમય) ના કારણે આ પ્રક્રિયા અત્યંત ધીમી સાબિત થાય છે. આ જટિલ સમસ્યાનો ઉકેલ લાવવા માટે ટેકનોલોજી સ્ટાર્ટઅપ Satlyt એ ભ્રમણકક્ષામાં જ ડેટા પ્રોસેસ કરી શકે તેવા 'વર્ચ્યુઅલ ડેટા સેન્ટર' (virtual data center: સોફ્ટવેરથી જોડાયેલ કમ્પ્યુટિંગ નેટવર્ક) ના નિર્માણ તરફ એક મોટું કદમ ઉઠાવ્યું છે.

Google અને SpaceX ના પૂર્વ કર્મચારી રમા અફુલ્લો (Rama Afullo) દ્વારા વર્ષ ૨૦૨૪ માં સ્થાપિત કરવામાં આવેલી Satlyt કંપની એવું સોફ્ટવેર તૈયાર કરી રહી છે જે હાલના ઉપગ્રહોને એકબીજા સાથે જોડીને સ્પેસ ડેટા પ્રોસેસિંગ નેટવર્ક બનાવી શકે. આ ઓર્બિટલ ડેટા સેન્ટર કન્સેપ્ટ દ્વારા ઉપગ્રહો પર જ 'આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ' (artificial intelligence: કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તા) અને અન્ય કમ્પ્યુટેશનલ એપ્લિકેશન્સ ચલાવી શકાશે. આ ટેકનોલોજીના કારણે ઉપગ્રહ જ્યાં ડેટા એકત્ર કરે છે તેની નજીક જ તેનું પૃથ્થકરણ થઈ જશે, જેથી પૃથ્વી પર માનવો દ્વારા કરવામાં આવતા પૃથ્થકરણ પરની નિર્ભરતા ઘટશે.

૧૩ મહિનાની મહેનત અને સફળ કસોટી: રમા અફુલ્લોનો પ્રયોગ

અંતરિક્ષમાં ડેટા સેન્ટર સ્થાપવાની દિશામાં Satlyt એ તાજેતરમાં એક મહત્વપૂર્ણ સફળતા મેળવી છે. લગભગ ૧૩ મહિનાની સખત મહેનત બાદ કંપનીએ ઓક્ટોબર ૨૦૨૬ ના પ્રથમ પંદર દિવસોમાં ભ્રમણકક્ષામાં એક સફળ કસોટી પૂર્ણ કરી હતી. યુનિવર્સિટી ઓફ હ્યુસ્ટન સાથે મળીને અને 'નાસા' (NASA) ના ફંડિંગથી ચાલી રહેલા સંશોધન પ્રોજેક્ટ હેઠળ આ પ્રયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અફુલ્લોના જણાવ્યા મુજબ, યુઝર્સે માત્ર પરમિશન, પ્રાથમિકતાઓ અને ઓપરેટિંગ મર્યાદાઓ નક્કી કરવાની રહેશે, જ્યારે સોફ્ટવેર તે મર્યાદાઓમાં રહીને જાતે જ નિર્ણયો લેશે.

કંપનીનું આ સોફ્ટવેર અત્યાર સુધીમાં ભ્રમણકક્ષામાં રહેલા ૩ ઉપગ્રહો પર સફળતાપૂર્વક ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવ્યું છે. નાસાના મિશન પણ આવી જ મર્યાદાઓનો સામનો કરે છે, જેમાં મર્યાદિત કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનો, સમયાંતરે તૂટતું કોમ્યુનિકેશન અને પૃથ્વી પરના લોકોને ઝડપથી ઉપયોગી માહિતી પહોંચાડવાની જરૂરિયાત સામેલ છે. ભ્રમણકક્ષામાં ચાલેલા આ પ્રયોગમાં Satlyt ના સોફ્ટવેરે બતાવ્યું કે તે પ્રાપ્ય કમ્પ્યુટિંગ ક્ષમતા અને કનેક્ટિવિટીના આધારે વિવિધ ઉપગ્રહો વચ્ચે કામગીરી વહેંચી શકે છે.

કઈ રીતે કામ કરે છે આ સિસ્ટમ? સિમ્યુલેશન અને વાસ્તવિકતા

આ કસોટી દરમિયાન કંપનીએ ૪ કમ્પ્યુટર, ૪ યુઝર્સ અને ૮ સેવાઓ ધરાવતું એક સિમ્યુલેટેડ નેટવર્ક તૈયાર કર્યું હતું. સોફ્ટવેરે ઉપલબ્ધ 'કમ્પ્યુટ' (compute: કમ્પ્યુટિંગ પ્રક્રિયા કરવાની ક્ષમતા) અને સંચાર સુવિધાઓનું મૂલ્યાંકન કરીને કામગીરી સોંપવાનો યોગ્ય પ્લાન બનાવ્યો હતો. અવકાશયાનમાં રહેલા માત્ર ૧ ભૌતિક કમ્પ્યુટર પર આ સોફ્ટવેર રન કરવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે બાકીના ૩ કમ્પ્યુટર માત્ર સિમ્યુલેશન સ્વરૂપે હતા. આખરે આ પ્રોસેસિંગના પરિણામો પૃથ્વી પર પરત મોકલવામાં આવ્યા હતા.

આ પ્રયોગથી સાબિત થયું છે કે Satlyt નું સોફ્ટવેર અંતરિક્ષમાં હાર્ડવેર પર પ્રોસેસિંગ પ્લાન બનાવી શકે છે. દાખલા તરીકે, જો કોઈ અવકાશયાન પૃથ્વી પર કોઈ દાવાનળ (wildfire) જુએ છે, તો આ સોફ્ટવેર સમગ્ર કાચો ડેટા મોકલવાને બદલે માત્ર સૌથી મહત્વપૂર્ણ માહિતી પૃથ્વી પર ઝડપથી મોકલી આપે છે. આનાથી મર્યાદિત કોમ્યુનિકેશન વિન્ડોનો શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ થઈ શકે છે.

આ ટેકનોલોજીની સફળતામાં કેટલાક રસપ્રદ તારણો પણ સામે આવ્યા હતા. કસોટી દરમિયાન એક અભિગમ સૌથી શ્રેષ્ઠ રીતે કામ કરતો હતો પરંતુ તેને અન્ય અભિગમ કરતા વધુ કમ્પ્યુટિંગ પાવરની જરૂર પડી હતી. આ સિવાય સોફ્ટવેરમાં સમયના સંદર્ભમાં એક ટેકનિકલ ભૂલ પણ જોવા મળી હતી. સોફ્ટવેર વિલંબના સમયને 'એલાપ્સ્ડ ડિલે' (elapsed delay: ડેટા પહોંચવામાં થયેલો સમય) ને બદલે 'એરાઇવલ ટાઇમ' (arrival time: પહોંચ્યાનો સમય) તરીકે સ્ટેમ્પ કરતું હતું. જોકે અફુલ્લોના જણાવ્યા મુજબ આનાથી પ્રયોગ નિષ્ફળ ગયો નથી, કારણ કે સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ, ઓનબોર્ડ એક્ઝિક્યુશન અને આઉટપુટ પરત મેળવવાની કામગીરી પૂર્ણપણે સફળ રહી હતી.

અંતરિક્ષનો ઇતિહાસ અને ઉપગ્રહોના વિશિષ્ટ આંકડા

માનવજાત દ્વારા લોન્ચ કરાયેલા પ્રથમ માનવસર્જિત ઉપગ્રહ 'સ્પુટનિક ૧' થી શરૂ કરીને આજે અવકાશ ક્ષેત્રે વિશાળ પરિવર્તન આવ્યું છે. જૂન ૨૦૨૫ સુધીના આંકડા મુજબ પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં કુલ ૧૨,૯૫૨ ઉપગ્રહો ચક્કર લગાવી રહ્યા છે. જેમાંથી સૌથી વધુ ૮,૫૩૦ ઉપગ્રહો યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના છે. રશિયા પાસે ૧,૫૫૯ અને ચીન પાસે ૯૦૮ ઉપગ્રહો ભ્રમણકક્ષામાં સક્રિય છે. લગભગ ૯૦% ઉપગ્રહો 'લો અર્થ ઓર્બિટ' (low Earth orbit: પૃથ્વીથી નજીકની નીચી ભ્રમણકક્ષા) અથવા જીઓસ્ટેશનરી ઓર્બિટમાં સ્થિત છે.

વર્ષ ૨૦૨૦ માં ૧,૦૦૦ થી વધુ સક્રિય ઉપગ્રહો ધરાવતા SpaceX ના Starlink નેટવર્કે મોટા ઉપગ્રહ ઇન્ટરનેટ કોન્સ્ટેલેશનનું નિર્માણ કર્યું હતું. આજે ઉપગ્રહોની વધતી સંખ્યાને કારણે ડેટાનું કદ પણ અભૂતપૂર્વ ઝડપે વધી રહ્યું છે. જ્યારે પ્રારંભિક ઉપગ્રહો માત્ર રેડિયો સિગ્નલ કે હવામાનની છબીઓ મોકલતા હતા, ત્યારે વર્તમાન સમયમાં પૃથ્વી નિરીક્ષણ અને નેવિગેશન ઉપગ્રહો અબજો બાઇટ્સનો ડેટા એકત્રિત કરે છે.

મર્યાદાઓ અને ભવિષ્યના પડકારો: આગામી પગલાં

Satlyt કંપનીએ કમ્પ્યુટિંગ કામગીરી શૅર કરવાની દિશામાં મોટું વિજયચિહ્ન પ્રાપ્ત કર્યું છે પરંતુ હજુ ઘણું કામ બાકી છે. સોફ્ટવેરને વિવિધ વર્કલોડ, હાર્ડવેર અને કનેક્ટિવિટી પરિસ્થિતિઓમાં ચકાસવાનું બાકી છે. આ ઉપરાંત અલગ-અલગ સ્પેસક્રાફ્ટ ઓપરેટરો પાસેથી પરવાનગી લેવી, સુરક્ષિત ડેટા ટ્રાન્સફર કરવો, રિસોર્સ શેડ્યૂલિંગ કરવું અને કનેક્શન તૂટી જાય ત્યારે રિકવરી કરવી જેવા ક્ષેત્રોમાં હજુ વિકાસ જરૂરી છે.

કંપનીના જણાવ્યા મુજબ આગામી ટેકનિકલ પગલાંઓમાં વ્યાપક વેલિડેશન અને ઇન્ટિગ્રેશન સાંકળવામાં આવશે. ત્યારબાદ અલગ-અલગ અવકાશયાનો વચ્ચે કમ્પ્યુટિંગ કામગીરી શૅર કરવાની ક્ષમતાનું પ્રદર્શન કરવામાં આવશે. રમા અફુલ્લોનું દીર્ઘકાલીન વિઝન એવું છે કે ડેવલપર્સ દરેક મિશન માટે નવી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર બનાવ્યા વિના અંતરિક્ષ માટે સીધી એપ્લિકેશન્સ બનાવી શકે, જે ખરા અર્થમાં અંતરિક્ષમાં વર્ચ્યુઅલ AI ડેટા સેન્ટરનું નિર્માણ કરશે.