Les centres de données spatiaux sont-ils l’avenir du stockage cloud ?

Voici une idée hors du commun : si les centres de données sur Terre sont si énergiques et nuisent à l'environnement, pourquoi ne pas résoudre le problème en les projetant hors de la planète ?

C’est là que Lumen Orbit, rebaptisé début 2025 sous le nom de Starcloud, une start-up soutenue par Y Combinator, a récemment levé plus de 10 millions de dollars pour bâtir la prochaine frontière de l’infrastructure de données : les centres de données spatiaux. L'ambitieux projet de l'entreprise de Redmond (Washington) profite de l'énergie solaire à haute intensité disponible en orbite pour réduire considérablement les coûts énergétiques liés à l'entraînement des modèles IA, avec une réduction potentielle des dépenses d'énergie pouvant atteindre 95 %.

Il y a aussi des avantages environnementaux. « Nous considérons que les centres de données dans l’espace produisent au moins dix fois moins d’émissions de carbone, même en incluant le lancement », déclare Philip Johnston, cofondateur et PDG. « À long terme, le méthane destiné au lancement peut être produit de manière écologique. »

La première étape de Starcloud est une démonstration par satellite, prévue pour 2025 dans le cadre du programme d'incubation de start-ups NVIDIA Inception. Selon le livre blanc de l'entreprise, son approche repose sur la création de panneaux solaires, qui sont d'énormes panneaux solaires, dans l'espace. Les panneaux solaires alimenteraient en énergie des modules de calcul à haute densité, s’appuyant sur des systèmes de refroidissement avancés — probablement impliquant un refroidissement liquide ou une immersion biphasée— pour gérer la chaleur générée par des workloads puissants d'IA.

« Personne ne pense à notre échelle », explique M. Johnston.

Mais cela fait longtemps que l’on pense à des centres de données dans l’espace.

Il n’est pas surprenant qu’une start-up visant à établir des centres de données orbitaux attire autant d’attention. Avec la demande croissante de puissance de traitement de l'IA, de grandes entreprises comme Microsoft, Google et Amazon se tournent vers les centrales nucléaires pour répondre à leurs besoins énergétiques. L'Institut de recherche sur le Power® prévoit que les centres de données représenteront 9 % de la consommation totale d'énergie aux États-Unis d'ici 2030. L'espace n'est d'ailleurs pas le seul emplacement hors norme que les entreprises envisagent pour leurs centres de données : Microsoft a développé, puis fermé, un centre de données expérimental dans les profondeurs de l'océan. 

En plus d’avantages tels que des coûts réduits et un impact environnemental réduit, les stations de données spatiales pourraient offrir une disponibilité des données vers des lieux isolés sur Terre, une connectivité lors de catastrophes naturelles et, théoriquement, un espace physique illimité pour l’expansion. Mais il y a également des obstacles. D'une part, lancer un satellite en orbite coûte quand même très cher. (Les estimations de Lumen oscillent à 8,2 millions de dollars américains.) Des problèmes de latence dus à la distance peuvent exclure certaines applications, comme les transactions financières. Les intempéries, comme la présence de rayonnements cosmiques ou de débris spatiaux, peuvent entraîner une panne matérielle ou une corruption des données difficile à réparer.

Ces défis ont signifié que, malgré l’intérêt mondial des gouvernements et des secteurs privés, tout le monde n’est pas prêt pour le décollage. Les lois et règlements internationaux régissant les technologies spatiales sont encore en évolution. De nombreux gouvernements et agences nationales adoptent une approche plus prudente et exploratoire, commandant des projets de recherche qui tracent le chemin vers les centres de données en orbite terrestre basse (LEO) sur le long terme.

L’UE a commandé une de ces études auprès de Thales Alenia Space, un fabricant mondial de systèmes spatiaux basés sur satellites basé en France. Les résultats de l’étude de faisabilité ASCEND (Advanced Space Cloud for European Net zero Emission and Data Sovereignty), publiée en juin, ont montré que le déploiement de centres de données en orbite pourrait réduire significativement la consommation d’énergie et les émissions de carbone par rapport aux infrastructures traditionnelles terrestres. Avec l'énergie solaire comme source d'énergie, ces centres de données spatiaux élimineraient en outre le besoin de refroidissement par eau, s'alignant ainsi sur les objectifs de neutralité carbone de l'Europe à l'horizon 2050.

L'étude a établi une feuille de route pour une démonstration de faisabilité de 50 kilowatts que Thales Alenia espère déployer d'ici 2031, pour ensuite passer à un déploiement de 1 gigawatt d'ici 2050. Il prévoit également des rendements potentiels de plusieurs milliards d'euros d'ici 2050.

« Le besoin de centres de données pour les Européens est en hausse et devrait Continuer dans la même direction au cours des années à venir », déclare Damien Dumestier, chef de projet ASCEND chez Thales Alenia Space. « Les centres de données spatiaux pourraient permettre de réduire l’empreinte environnementale de l’Europe et devenir un phare pour l’avenir de l’industrie spatiale européenne. »

Ailleurs en Europe, une équipe de chercheurs IBM à Zurich, en Suisse, s’est associée aux KP Labs de Pologne, une entreprise spécialisée dans la création de logiciels et de matériel alimentés par l’IA pour des applications spatiales, afin d’étudier les centres de données orbitaux pour l’Agence spatiale européenne (ESA).

Dans leur recherche, qui sera publiée dans un futur article scientifique, l'équipe décrit trois scénarios possibles pour les centres de données. Les deux premiers scénarios impliquent deux satellites sur la même orbite : l'un recueille des données, tandis que l'autre les traite. Dans le premier cas, un petit satellite détecte les feux de forêt et envoie des données brutes à un satellite plus grand, qui analyse les données et transmet les principaux résultats sur Terre. Dans le second cas, un satellite en orbite terrestre basse transfère des données non spécifiées à un centre de données spatial géostationnaire (qui tourne le long de l'orbite terrestre) qui a l'avantage de disposer d'une connectivité continue avec les stations terrestres. Le troisième scénario imagine un atterrisseur lunaire agissant comme un centre de données, traitant les informations provenant des rovers d'exploration et envoyant les résultats pertinents à la Terre par l'intermédiaire d'un satellite relais.

« Nous avons atteint notre objectif », explique Jonas Weiss, chercheur senior en recherche chez IBM Europe. « Nous pourrions démontrer qu’un point d’inflexion est probablement imminent, où edge computing de données massives dans l’espace sera économiquement plus viable que leur envoi sur Terre. »

Les centres de données orbitaux ne sont pas seulement clés pour augmenter la puissance de traitement sur Terre — ils seront aussi importants pour le nombre croissant d’astronautes et de chercheurs travaillant dans l’espace.

Axiom Space, qui propose des services et des infrastructures pour les vols spatiaux habités, développe actuellement une station spatiale commerciale. Avec le soutien du programme commercial de développement LEO de la NASA, la société basée à Houston, Texas, prévoit d’amarrer le premier module de la station Axiom à la Station spatiale internationale dès 2026. Au fil du temps, l'installation gagnera suffisamment en fonctionnalité pour se détacher et fonctionner seule.

Axiom Space prévoit que sa station spatiale accueillera un nombre croissant de membres d’équipage qui auront besoin de services cloud fiables. Pour répondre à la demande, l’entreprise développe une capacité de centre de données orbital (ODC T1) conçue pour réduire la dépendance aux infrastructures terrestres. Ces centres de données orbitaux utilisent des systèmes de communication à base de laser appelés liaisons optiques intersatellites (OISL) pour transmettre en toute sécurité des données à d'autres satellites. Grâce à sa conception modulaire, le système peut évoluer en fonction de la demande. Il offre également un environnement pressurisé où le matériel de qualité terrestre peut fonctionner sans être exposé aux éléments hostiles de l'espace.

Si Axiom se concentre actuellement sur le travail en orbite terrestre basse, elle n'exclut pas de découvrir plus loin dans le système solaire.

« L’humanité aspire à l’exploration et au développement économique sur la Lune, sur Mars et au-delà », déclare un représentant d’Axiom, ajoutant que les centres de données pour toute mission humaine ou robotique à grande échelle devront être capables de prendre en charge le traitement de données en temps réel sur site, le stockage de données et les capacités d’IA. « L'avancement et la mise en œuvre des ODC en orbite terrestre jettent les bases technologiques et économiques qui permettront à l'humanité de Continuer à Découvrir et à progresser dans le système solaire. »