Résumé :
Google avance un projet de centre de données spatiales appelé "Suncatcher" et a lancé son premier satellite expérimental pour vérifier les technologies clés du projet le 1er octobre. Cependant, les propres recherches de Google ont également révélé un problème très réel : si un centre de données d'IA à grande échelle doit réellement être construit en orbite à l'avenir, les capacités actuelles des fusées de SpaceX sont loin d'être suffisantes. Le coût de mise en orbite doit être réduit à environ 200 dollars américains par kilogramme, et cet objectif pourrait nécessiter environ 1 800 lancements de vaisseaux spatiaux pour être progressivement atteint.
Le satellite expérimental a été fabriqué par Planet Labs et équipé de l'unité de traitement Tensor, ou TPU, développée indépendamment par Google. C'est la première fois que Google envoie son propre processeur spécifique à l'IA dans l'espace pour des tests opérationnels réels. Le satellite vérifiera si le TPU peut fonctionner pendant longtemps dans l'environnement orbital, y compris des problèmes clés tels que l'alimentation électrique, la dissipation thermique et l'exécution de modèles d'IA dans l'environnement spatial.
Ce satellite expérimental peut être considéré comme une plate-forme de vérification technologique pour le projet Google Suncatcher. Son ampleur est encore très limitée. Il ne contient qu’un petit nombre de TPU et n’a pas la puissance de calcul d’un véritable centre de données. Google espère confirmer l’une des questions les plus fondamentales grâce à cette mission : si les puces informatiques IA peuvent fonctionner de manière fiable dans un environnement orbital.
Si la réponse est oui, Google tentera à l'avenir de former un grand nombre de satellites informatiques dans un cluster informatique en orbite, d'utiliser l'énergie solaire pour alimenter les processeurs d'IA et d'utiliser des connexions de communication à haut débit entre les satellites pour former une infrastructure informatique similaire à un centre de données.
La raison pour laquelle Google envisage d'installer son centre de données d'IA dans l'espace est liée aux problèmes énergétiques de plus en plus graves dans les centres de données au sol. Les centres de données d’IA à grande échelle consomment beaucoup d’énergie et, à mesure que l’échelle des modèles d’IA continue de croître, la demande de puissance de calcul continue de croître rapidement. Les centres de données au sol doivent non seulement construire un grand nombre d'installations de production et de transport d'électricité, mais doivent également résoudre des problèmes tels que le terrain, le refroidissement et la capacité du réseau électrique.
En revanche, l'environnement orbital peut obtenir une énergie solaire relativement stable et les satellites n'ont pas besoin d'occuper le sol. Les recherches de Google estiment que, dans certaines conditions, l'énergie solaire spatiale peut devenir une source potentielle d'énergie pour le calcul de l'IA.
Mais le problème est que le coût de l'envoi de centres de données dans l'espace reste très élevé.
Le document technique Suncatcher publié par Google estime que si nous espérons réduire le coût de transport des centres de données orbitaux à environ 200 USD par kilogramme, nous aurons besoin d'une nouvelle génération de lanceurs pour parvenir à une réutilisation à grande échelle et augmenter considérablement la fréquence de lancement. Selon le modèle de Google, environ 370 000 tonnes de charge utile supplémentaire seraient nécessaires rien que pour mettre en orbite la masse cumulée nécessaire pour atteindre cet objectif de coût.
Si on calcule sur la base du fait que chaque vaisseau peut transporter environ 200 tonnes de charge utile en orbite, cela équivaut à environ 1 800 lancements de vaisseaux.
Cela ne signifie pas que Google doit lancer 1 800 vaisseaux spatiaux avant de lancer son premier centre de données spatiales, mais il s'agit d'un calcul utilisé pour mesurer l'ampleur de l'ensemble de l'industrie et les coûts de transport à l'avenir. Les recherches de Google estiment que si l'ensemble de l'industrie aérospatiale espère réduire le coût de mise en orbite à environ 200 $ US/kg et établir des capacités de transport suffisantes pour prendre en charge les centres de données spatiaux à grande échelle, elle devra atteindre une échelle de lancement cumulée de cet ordre de grandeur.
Selon ce modèle, environ 180 lancements de vaisseaux spatiaux en moyenne seront nécessaires par an à l'avenir pour maintenir la vitesse de transport correspondante. Google estime que même si cette fréquence de lancement est très élevée, elle ne dépasse théoriquement pas les objectifs à long terme de SpaceX en matière de développement de vaisseaux spatiaux.
Ces dernières années, SpaceX a commencé à positionner les vaisseaux spatiaux comme le véhicule principal de la future infrastructure spatiale à grande échelle. La société estime que si le vaisseau spatial peut être entièrement réutilisé et finalement atteindre la capacité de se lancer une fois par heure et de mettre en orbite environ 200 tonnes de charge utile à la fois, des millions de tonnes d'équipement pourraient être transportées dans l'espace chaque année.
SpaceX a même proposé une idée plus radicale, qui consiste à construire une infrastructure informatique orbitale pour l'IA via des lancements à grande échelle. Selon les propres estimations de SpaceX, si chaque tonne de satellites en orbite peut fournir environ 100 kilowatts de puissance de calcul, le déploiement d'un million de tonnes d'équipements dans l'espace chaque année pourrait ajouter environ 100 GW de puissance de calcul à l'IA.
Cependant, il existe encore un énorme écart entre ces objectifs de SpaceX et ses capacités réelles actuelles. Bien que le Starship ait effectué de nombreux vols d'essai, sa réutilisabilité totale, ses capacités de lancement commercial stables et ses capacités de lancement à haute fréquence doivent encore être vérifiées.
Google lui-même n'a pas ignoré ce problème. Le modèle économique du projet Suncatcher repose en effet largement sur la capacité des fusées réutilisables de nouvelle génération à réduire considérablement le prix de l’orbite.
Le coût orbital actuel des fusées commerciales traditionnelles est encore bien supérieur à ce dont Google a besoin. Une étude précédente de Google estimait que si les centres de données orbitaux veulent rivaliser économiquement avec les centres de données terrestres, les coûts de lancement doivent baisser considérablement du niveau actuel de plusieurs milliers de dollars par kilogramme à quelques centaines de dollars, voire moins.
Les recherches de Google donnent même un objectif plus clair à long terme : d'ici 2035 environ, si le coût de mise en orbite est réduit à moins de 200 USD par kilogramme grâce à une nouvelle génération de lanceurs, les centres de données spatiaux pourraient véritablement disposer de la base économique nécessaire à une expansion à grande échelle.
En plus du coût des fusées, les centres de données spatiaux ont un autre problème qui est facilement négligé : le coût de fabrication du satellite lui-même.
Même si le coût de mise en orbite des puces informatiques est réduit, si les satellites utilisés pour transporter ces puces eux-mêmes restent très chers, alors le modèle économique global restera difficile à établir. Les centres de données spatiaux nécessitent un grand nombre de panneaux solaires, d'équipements de refroidissement, d'équipements de communication, de modules informatiques et de matériel résistant aux radiations, et les coûts de fabrication de ces équipements doivent être encore réduits.
La dissipation thermique en particulier constitue un problème particulier. Les centres de données au sol peuvent utiliser des systèmes de refroidissement par air, par eau ou d'autres technologies de refroidissement liquide pour éliminer la chaleur, mais les environnements sous vide ne peuvent pas dissiper la chaleur par convection de l'air. Les centres de données orbitaux doivent principalement s'appuyer sur le rayonnement pour libérer de la chaleur dans l'espace, c'est pourquoi une structure de dissipation thermique sur une grande surface doit être conçue.
D'un autre côté, le rayonnement cosmique dans l'environnement spatial affectera également les puces IA. Un objectif important de l'expérience de Google est d'observer si le TPU sera affecté par les radiations dans un environnement orbital réel et si le système peut détecter et récupérer lorsqu'une erreur se produit.
La communication est également la clé du succès des centres de données orbitaux. Un grand nombre de satellites informatiques doivent être connectés via des liaisons à haut débit, sinon il sera impossible de former des ressources informatiques unifiées similaires aux clusters d'IA au sol. Google doit donc résoudre le problème de l’échange de données à haut débit entre satellites et de la transmission de données entre les satellites et le sol.
Google prévoit actuellement d'utiliser l'énergie solaire pour piloter ces appareils informatiques orbitaux et d'utiliser les liaisons de communication entre les satellites pour former un réseau informatique à grande échelle. Étant donné que l’énergie solaire peut fournir un approvisionnement relativement stable en orbite, cette solution peut théoriquement éviter le problème des centres de données au sol dont la capacité du réseau augmente constamment.
Mais au stade actuel, Suncatcher de Google est encore un projet expérimental précoce. Le satellite lancé cette fois a uniquement pour but de vérifier « si le TPU peut fonctionner dans l'espace », et il reste encore un long chemin à parcourir avant la mise en place effective d'un centre de données d'IA composé de centaines, voire de milliers de satellites.
Dans le même temps, Google n'est pas la seule entreprise à rechercher des centres de données orbitaux. SpaceX a publiquement discuté du déploiement de satellites informatiques d'IA à grande échelle en orbite, des startups telles que Starcloud étudient également des solutions similaires, et d'autres entreprises technologiques et aérospatiales ont également manifesté leur intérêt pour l'utilisation de l'énergie solaire spatiale pour gérer des installations informatiques d'IA.
Le plus grand désaccord dans ce domaine à l'heure actuelle concerne le coût. Les partisans soutiennent qu'à mesure que la demande d'énergie et de terrains des centres de données d'IA continue de croître, les infrastructures terrestres pourraient éventuellement devenir de plus en plus coûteuses, tandis que les progrès dans les fusées réutilisables, la fabrication de masse de satellites et l'énergie solaire ont le potentiel de rendre l'informatique spatiale économiquement compétitive à l'avenir.
Mais un autre point de vue est que les centres de données orbitaux doivent également supporter des coûts supplémentaires tels que la fabrication de satellites, les lancements de fusées, le refroidissement des espaces, la radioprotection et les communications. Par conséquent, même si les vaisseaux spatiaux sont réutilisés à grande échelle, on ne peut pas simplement supposer que les centres de données spatiaux seront nécessairement moins chers que les centres de données au sol.
À l'heure actuelle, les propres recherches de Google n'ont pas conclu que « les centres de données spatiaux remplaceront bientôt les centres de données au sol ». Au contraire, le nombre de 1 800 lancements de vaisseaux spatiaux montre simplement que pour que l’informatique orbitale atteigne véritablement le niveau de commercialisation à grande échelle, le coût et les capacités de lancement de l’ensemble de l’industrie du transport spatial nécessiteront d’énormes changements.
Le lancement du prototype de satellite Suncatcher s'apparente donc davantage à la première étape de l'ensemble du plan. Google doit d'abord prouver que le TPU peut fonctionner dans l'espace pendant une longue période, puis résoudre des problèmes d'ingénierie tels que la dissipation thermique, la communication et le rayonnement, et enfin étendre la plate-forme informatique orbitale expérimentale en un véritable centre de données grâce à la fabrication de satellites à grande échelle et au lancement à haute fréquence à faible coût.
Si une nouvelle génération de fusées robustes et réutilisables telles que les futurs vaisseaux spatiaux peuvent réellement atteindre le coût et la fréquence de lancement envisagés par le modèle de Google, alors 1 800 lancements ne seront pas une tâche qui doit être accomplie en une seule fois, mais pourraient devenir une capacité de transport progressivement accumulée dans le processus de construction de nouvelles infrastructures spatiales. Pour Suncatcher, qui en est encore au stade expérimental, ce qui détermine réellement le succès ou l’échec du projet est de savoir si ces chiffres peuvent être transformés d’un modèle économique sur papier en de véritables capacités d’ingénierie.
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