Même si les entreprises technologiques devraient dépenser plus de 5 000 milliards de dollars dans le monde en centres de données terrestres d’ici la fin de la décennie, Elon Musk affirme que l’avenir de la puissance de calcul de l’IA se trouve dans l’espace (alimenté par l’énergie solaire) et que les aspects économiques et techniques nécessaires à son fonctionnement pourraient s’aligner d’ici quelques années.
Au cours des trois dernières semaines, SpaceX a déposé auprès de la Federal Communications Commission des plans pour ce qui équivaut à un réseau de centres de données d’un million de satellites. Musk a également annoncé son intention de fusionner sa startup d’intelligence artificielle, xAI, avec SpaceX pour développer des centres de données orbitaux. Et lors d’une réunion à tous la semaine dernière, il a déclaré aux employés de xAI que l’entreprise aurait finalement besoin d’une usine sur la lune pour construire des satellites d’IA, ainsi que d’une catapulte massive pour les lancer dans l’espace.
“L’endroit le moins coûteux pour installer l’IA sera l’espace, et ce sera vrai d’ici deux ans, peut-être trois au plus tard”, a déclaré Musk lors du Forum économique mondial de Davos en janvier.
Musk n’est pas le seul à avoir évoqué cette idée. Le PDG d’Alphabet, Sundar Pichai, a déclaré que Google explorait des concepts « progressistes » pour les centres de données dans l’espace au cours de cette décennie. L’ancien PDG de Google, Eric Schmidt, a averti que l’industrie « était à court d’électricité » et a évoqué les infrastructures spatiales comme une solution possible à long terme. Et le fondateur d’Amazon et de Blue Origin, Jeff Bezos, a déclaré que les centres de données orbitaux pourraient devenir la prochaine étape des projets spatiaux conçus au profit de la Terre.
Pourtant, alors que Musk et d’autres soutiennent que l’IA spatiale pourrait devenir rentable d’ici quelques années, de nombreux experts affirment que tout ce qui approche d’une échelle significative sera encore dans des décennies, d’autant plus que la majeure partie des investissements dans l’IA continue d’affluer vers les infrastructures au sol. Cela inclut le supercalculateur Colossus de Musk à Memphis, dont les analystes estiment qu’il coûtera des dizaines de milliards de dollars.
Ils soulignent que même si un calcul orbital limité est réalisable, les limitations en matière de production d’énergie, de dissipation thermique, de logistique de lancement et de coûts font de l’espace un piètre substitut aux centres de données terrestres à court terme.
Une pression croissante pour alimenter l’IA
Ce regain d’intérêt reflète la pression croissante exercée sur l’industrie pour trouver des moyens de contourner les limites physiques des infrastructures terrestres, notamment les réseaux électriques surchargés, la hausse des coûts de l’électricité et les préoccupations environnementales. Les centres de données orbitaux sont évoqués depuis des années, en grande partie comme un concept spéculatif ou à long terme ; Mais aujourd’hui, disent les experts, il y a une urgence accrue, car l’essor de l’IA repose de plus en plus sur une puissance toujours croissante pour soutenir la formation et l’exploitation de modèles d’IA à forte consommation d’énergie.
“Beaucoup de gens intelligents croient vraiment qu’il ne faudra pas longtemps avant que nous ne soyons pas en mesure de générer suffisamment d’énergie pour satisfaire ce que nous essayons de développer avec l’IA”, a déclaré Jeff Thornburg, PDG de Portal Space Systems et un vétéran de SpaceX qui a dirigé le développement du moteur Raptor de SpaceX. “Si c’est vraiment vrai, nous devons trouver des sources d’énergie alternatives. C’est pourquoi cela est devenu si attrayant pour Elon et d’autres.”
Cependant, même si le concept de centres de données dans l’espace dépasse le cadre de la science-fiction, il est peu probable qu’il supplante de sitôt les énormes installations d’intelligence artificielle en construction sur Terre.
“C’est une chose à propos de laquelle les gens sont cyniques parce que ce n’est pas réalisable technologiquement pour le moment”, a déclaré Kathleen Curlee, analyste de recherche au Centre pour la sécurité et les technologies émergentes de l’Université de Georgetown, qui étudie l’économie spatiale américaine. “Ils nous disent que le calendrier est 2030, 2035, et je ne pense vraiment pas que ce soit possible.”
Thornburg a reconnu que les obstacles sont formidables, même si la physique sous-jacente est solide. “Nous savons comment lancer des fusées ; nous savons comment mettre des engins spatiaux en orbite ; et nous savons comment construire des panneaux solaires pour produire de l’énergie”, a-t-il déclaré. “Et des entreprises comme SpaceX montrent que nous pouvons produire en masse des véhicules spatiaux à moindre coût. Avec des véhicules comme Starship, vous pouvez transporter de nombreux équipements en orbite.” Quant à savoir si c’est la bonne chose d’essayer de déplacer les centres de données hors du sol pour exploiter l’énergie solaire en orbite, a-t-il ajouté, “c’est une évidence”.
Mais la viabilité, a prévenu Thornburg, ne signifie pas être capable de construire à grande vitesse ou à grande échelle. “Je pense que la question est toujours de savoir combien de temps cela prendra”, a-t-il déclaré.
Les plus grands défis
Le premier (et le plus fondamental) défi est celui du pouvoir. Faire fonctionner des centres de données d’IA en orbite nécessiterait des panneaux solaires « massifs » qui n’existent pas encore, a déclaré Thornburg. Les puces d’IA actuelles, y compris les GPU les plus puissants de Nvidia, nécessitent beaucoup plus d’électricité que ce que les satellites solaires actuels peuvent fournir de manière fiable.
Boon Ooi, professeur à l’Institut polytechnique Rensselaer qui étudie les défis à long terme des semi-conducteurs, met l’échelle en perspective : produire un seul gigawatt d’énergie dans l’espace nécessiterait environ un kilomètre carré de panneaux solaires. “C’est extrêmement lourd et très coûteux à lancer”, a-t-il déclaré. Même si le coût du transport des matériaux en orbite a diminué ces dernières années, il coûte toujours des milliers de dollars par kilogramme, ce qui soulève la question de savoir comment réduire les coûts afin que les centres de données spatiaux puissent rivaliser économiquement avec ceux sur Terre.
Même en orbite, l’énergie solaire n’est pas constante. Les satellites traversent régulièrement l’ombre de la Terre et les panneaux solaires ne peuvent pas toujours rester parfaitement alignés avec le soleil. Dans le même temps, les puces IA nécessitent une alimentation constante et ininterrompue, même lorsque leur demande augmente lors d’un calcul intensif.
En conséquence, les centres de données orbitaux auraient également besoin de grandes batteries embarquées pour atténuer les fluctuations de puissance, a déclaré Josep Miquel Jornet, professeur de génie électrique et informatique à la Northeastern University. Jusqu’à présent, a-t-il noté, une seule startup, Lumen, a réussi à installer ne serait-ce qu’un seul GPU Nvidia H100 sur un satellite.
Le refroidissement présente un autre défi non résolu. Même si l’espace lui-même est froid, les méthodes utilisées pour refroidir les centres de données sur Terre (flux d’air, refroidissement par liquide et ventilateurs) ne fonctionnent pas en vase clos. “Il n’y a rien qui puisse atténuer la chaleur”, a déclaré Jornet. “Les chercheurs explorent encore des moyens de dissiper cette chaleur.”
Parmi les autres obstacles figurent les embouteillages spatiaux et les retards de communication. Avec des quantités croissantes de débris spatiaux en orbite terrestre basse, la gestion et la manœuvre d’un grand nombre de satellites nécessiteraient des systèmes autonomes pour éviter les collisions, a déclaré Curlee. Et pour de nombreuses charges de travail d’IA, la communication avec les centres de données via des satellites serait plus lente et moins économe en énergie que l’utilisation d’installations terrestres connectées par fibre optique.
“Si vous disposez de centres de données sur Terre, les connexions par fibre optique seront toujours plus rapides et plus efficaces que l’envoi de chaque message en orbite”, a déclaré Jornet.
Premiers tests, pas de remplacements de Terre
Le consensus parmi les experts est que de petits projets pilotes pourraient voir le jour vers la fin de la décennie, mais rien de comparable à l’échelle des centres de données terrestres actuels.
“Ce que nous verrons d’ici 2030 est une itération de la conception”, a déclaré Thornburg, soulignant les travaux sur les panneaux solaires, les systèmes de rejet de chaleur et le positionnement orbital. “Est-ce que cela se passera comme prévu ? Non. Est-ce que cela coûtera ce que nous pensons ? Probablement pas.”
Même SpaceX, a-t-il ajouté, est encore avant plusieurs années avant de faire voler régulièrement son lanceur Starship à la cadence nécessaire pour prendre en charge une telle infrastructure. “Ils sont en avance, mais ils doivent encore terminer le développement”, a-t-il déclaré. “Je pense qu’il faudra au minimum trois à cinq ans avant de voir quelque chose qui fonctionne réellement correctement et qui dépasse déjà 2030 pour une production de masse.”
Jornet a fait écho à ce sentiment. “Deux ou trois ans, ce n’est pas réaliste par rapport à l’échelle promise”, a-t-il déclaré. “Nous pourrions voir trois, quatre ou cinq satellites qui, ensemble, ressemblent à un petit centre de données. Mais ce serait des ordres de grandeur inférieurs à ce que nous construisons sur Terre.”
Néanmoins, Thornburg a mis en garde contre l’exclusion totale de l’idée de centres de données orbitaux. “Vous ne devriez pas parier contre Elon”, a-t-il déclaré, soulignant la longue histoire de SpaceX qui défie le scepticisme. À long terme, a-t-il ajouté, il est peu probable que les pressions énergétiques qui suscitent l’intérêt pour les centres de données orbitaux disparaissent. “Les ingénieurs trouveront des moyens de faire en sorte que cela fonctionne”, a-t-il déclaré. “À long terme, la question est simplement de savoir combien de temps cela prendra.”
