EspaceX a récemment dévoilé son intention de mettre en orbite 1 million de satellites en tant que centres de données dédiés à la formation et à l’utilisation de l’IA. Ce serait un vrai mégaconstellation satellite ce qui éclipserait les autres constellations actuellement opérationnelles (Starlink de SpaceX compte environ 10 000 satellites actifs).
Il y a quelques mois, l’entreprise avait en effet intégré xAI (la startup d’intelligence artificielle fondée par Elon Musk qui a développé le modèle LLM appelé Grok) dans le cadre d’une opération qui a conduit à la fusion de infrastructures spatiales avec ceux pour le développement de modèles d’intelligence artificielle. Amener l’infrastructure permettant d’entraîner des modèles d’intelligence artificielle dans l’espace orbital offrirait l’énorme avantage de disposer d’une source d’énergie pratiquement illimitée : le rayonnement solaire. Cela résoudrait également le problème de chaleur: les centres de données terrestres consomment d’énormes quantités d’eau et d’énergie pour refroidir les processeurs. Cette opération ne serait cependant pas sans risques.
Le véritable avantage est l’énergie solaire 24 heures sur 24
Ils arrivent sur Terre depuis le Soleil dans son ensemble environ 170 millions de gigawatts par seconde de rayonnement convertible en énergie électrique. Pour donner une estimation, les plus grandes centrales nucléaires modernes produisent en moyenne environ 1 gigawatt par seconde. Avec cette puissance, il est possible en moyenne d’alimenter en électricité une ville d’environ un million d’habitants.
Le principal avantage d’opérer dans l’espace orbital est précisément représenté par la possibilité d’avoir accès continu à l’énergie du Soleil pour alimenter et refroidir les structures informatiques des centres de données, en surmontant également la limitation de l’alternance jour et nuit des centrales solaires déployées à la surface de la Terre. La formation et l’utilisation de modèles d’IA nécessitent des infrastructures informatiques dédiées composées de milliers de GPU (Graphic Processing Unit) en parallèle qui fonctionnent en continu 24 heures sur 24. Ces processeurs graphiques sont utilisés pour exécuter les algorithmes d’apprentissage automatique que nous utilisons quotidiennement lorsque nous discutons avec ChatGPT ou Gemini.
À l’échelle mondiale, les centres de données dans leur ensemble consomment environ 2% de l’électricité totale qui est produit par les centrales électriques de toute la planète Terre. Les centres de données terrestres dépendent des réseaux électriques locaux et la construction de leurs systèmes se heurte souvent non seulement au coût des factures d’électricité et aux limites de l’impact écologique (les énormes quantités d’eau utilisées pour refroidir les serveurs informatiques), mais aussi aux difficultés considérables d’obtention des permis et des réglementations dédiées à la gestion des données qui dépendent de la législation de chaque État.
L’espace orbital extra-atmosphérique, en revanche, ne fait l’objet d’aucune régulation souveraine et est donc détaché de toutes les formes de possibilité réglementation nationale. L’implantation de centres de données dans l’espace garantirait donc non seulement une source d’énergie infinie, mais éviterait également de nombreuses difficultés bureaucratiques et administratives.
La mégaconstellation en chiffres et les coûts de lancement orbital
Cependant, les difficultés techniques et opérationnelles liées au maintien en orbite d’une mégaconstellation de centres de données sont considérables. La première génération de ces satellites, baptisée AI1 par SpaceX, accueillera le GPU GB300 de dernière génération de Nvidia qui représentent l’état de l’art en termes d’efficacité énergétique.
Un GB300 consomme environ 1400 watts (environ la taille d’un four de cuisine domestique) et chaque satellite AI1 individuel devrait comprendre 70 à 80 unités. Pour alimenter tous ces processeurs et les pompes à chaleur électriques du système de refroidissement, on estime qu’ils seront nécessaires panneaux photovoltaïques longue dans l’ensemble 70 mètres et 20 mètres de hautmais cela dépendra grandement de la technologie utilisée pour les modules de cellules solaires individuels et de l’efficacité maximale réalisable.
Le plus grand défi de SpaceX sera cependant celui de réduire le coût des lancements pour mettre la charge utile en orbite LEO (Orbite terrestre basse), la coque orbitale située entre 200 et 2000 km d’altitude où résident environ 85 % des satellites actuellement actifs. Aujourd’hui, le coût commercial du lancement de matériel dans l’espace avec un SpaceX Falcon Heavy est d’environ 1 500 dollars le kilo. Afin de rendre les infrastructures des centres de données spatiaux compétitives par rapport à celles au sol, le coût devrait baisser à environ 500 dollars le kilo. Cependant, Elon Musk espère atteindre la barre des 100 dollars une fois que la fusée Starship sera pleinement opérationnelle.
Certaines estimations indiquent qu’ils seront nécessaires 7 000 à 10 000 lancements de Starship sur une période de 10 ans rendre pleinement opérationnelle la mégaconstellation d’un million de satellites, avec un coût d’investissement total pour SpaceX compris entre 60 et 90 milliards de dollars. Ce chiffre semble coïncider précisément avec la valeur des 75 milliards de dollars levés par SpaceX lors de son introduction en bourse il y a quelques jours.
Un super-cerveau artificiel en orbite
La mégaconstellation fonctionnera comme s’il s’agissait d’une seule unité. En effet, les centres de données satellitaires ne seront pas des entités isolées, mais communiqueront entre eux et avec le réseau Starlink via de multiples connexions laser haut débit qui permettront l’échange de données entre les différents satellites. Chaque satellite deviendrait un nœud d’un vaste réseau informatique et serait connecté à au moins 4 autres satellites.
Cette architecture informatique créerait un véritable Supercalculateur mondial en orbite dédié à la formation et à l’utilisation de modèles d’IA. La principale difficulté consiste à maintenir le système de pointage laser aligné entre les différents satellites opérant à des altitudes différentes. On ne sait pas encore clairement comment cela sera réalisé dans une constellation exploitant des centaines de milliers de satellites.
Dans les documents présentés par SpaceX, l’ensemble de la flotte de centres de données sera réparti dans une plage comprise entre 500 et 2 000 km d’altitude. Les satellites fonctionneront dans micro-coquilles orbitales extrêmement étroits, chacun mesurant au maximum 50 kilomètres d’épaisseur.
Le problème du syndrome de Kessler
Mais que signifiera l’exploitation d’un million de satellites en orbite terrestre basse ? Là syndrome de Kessler (théorisé par le scientifique de la NASA Donald Kessler en 1978) décrit un effet domino destructeur qui se déclencherait en cas de collision accidentelle entre deux satellites dans un espace orbital encombré et saturé.
Une collision entre deux objets génère des milliers de fragments et ces fragments, se déplaçant à 28 000 km/h sur des orbites terrestres basses et en frappant d’autres satellites, ils créeraient un réaction en chaîne de collisions continues. Le résultat serait un nuage de débris spatiaux qui envelopperait complètement la Terre. Même si nombre de ces fragments seraient naturellement désorbités et incinérés par les températures élevées lors de la rentrée en raison du frottement avec la haute atmosphère, à des altitudes supérieures à 500 km, l’air est si raréfié que l’effet de traînée est négligeable.
Les estimations issues de simulations de modèles démontrent que les fragments et débris en orbite LEO au-dessus de cette limite resteraient dans l’espace pendant des centaines d’années. Un nuage dense et permanent de dizaines de millions de débris incontrôlable à haute altitude empêcherait tout autre satellite d’entrer en orbite à ces altitudes et créerait une barrière potentiellement infranchissable au lancement de missions spatiales au-delà de l’orbite terrestre. Cela deviendrait extrêmement risqué (voire impossible) lancer des missions humaines vers la Lune ou Marspuisque toute fusée sortant des orbites terrestres devrait traverser un véritable champ de mines de projectiles à très grande vitesse.
SpaceX devra démontrer qu’il a les capacités d’exploiter une immense constellation et d’éliminer tout risque de collision possiblepermettant à ses satellites de pouvoir effectuer des manœuvres d’évasion automatiques et sans l’intervention d’opérateurs au sol.