Lumen Orbit compte déployer des datacenters spatiaux

Les centres de données actuels ont de nombreux problèmes bien connus : ils consomment des quantités massives d'énergie et d'espace, sont coûteux et peinent à répondre aux demandes intenses de ressources des intelligences artificielles (IA) de dernière génération. Mais Lumen Orbit, soutenu par Nvidia et Y Combinator, a une idée nouvelle et hors du commun : lancer des centres de données dans l'espace. La société — qui vient de clôturer un tour de table de plus de 10 millions de dollars — affirme que cela pourrait grandement alléger les contraintes énergétiques terrestres, permettre un déploiement et une évolutivité rapides, et réduire les dépenses d'exploitation par un facteur de 20.

L'entreprise prévoit de lancer son satellite de démonstration en mai 2025 et indique qu'il disposera d'accélérateurs GPU 100 fois plus puissants que ceux ayant jamais été utilisés dans l'espace. « Nous sommes convaincus que les centres de données orbitaux sont réalisables, économiquement viables et nécessaires pour réaliser le potentiel de l'IA, la technologie la plus importante du XXIᵉ siècle, de manière rapide et durable », affirme la société dans un livre blanc.

Aucun « obstacle insurmontable » aux datacenters dans l'espace

Les recherches montrent que des clusters de plusieurs gigawatts seront nécessaires dès 2027 pour entraîner les grands modèles de langage (LLM). Cependant, les centres de données terrestres ne s'adaptent pas bien, ni de manière durable, à des tailles de gigawatts, souligne Lumen Orbit dans son livre blanc. Les infrastructures existantes atteignent typiquement 100 mégawatts (MW), tandis que certaines visent 1 GW. Les fermes solaires terrestres aux États-Unis atteignent un facteur de capacité médian — soit la quantité d'énergie qu'elles génèrent par rapport à leur capacité maximale potentielle — de seulement 24 %. Les projets solaires dans les régions tempérées obtiennent des résultats encore moins bons, générant généralement moins de 10 %.

De plus, dans le monde occidental, les projets à grande échelle peuvent prendre une décennie ou plus pour être achevés en raison de nombreuses exigences liées aux permis, aux restrictions, aux droits de passage et aux facteurs environnementaux. « Le problème central qui devrait concerner les dirigeants des entreprises technologiques est notre incapacité à construire », a noté Josh Smith, responsable des politiques énergétiques à l'Abundance Institute. « Un avenir plus propre ne sera possible qu'en accélérant le rythme. »

En regardant vers l'espace, Lumen affirme avoir développé une série de design conceptuelles et n'avoir découvert aucun « obstacle insurmontable ». « Les centres de données orbitaux débloquent des clusters de nouvelle génération d'une ampleur encore jamais vue sur Terre, avec une production d'énergie atteignant les gammes de gigawatts », note la société. « Les centres de données de qualité spatiale seront attrayants pour les organisations qui entraînent des modèles d'IA très grands, qui pourraient largement dépasser en taille ceux entraînés dans des centres de données terrestres. »

Des coûts « d'un ordre de grandeur » inférieurs

Les centres de données orbitaux fonctionneront grâce à « une énergie solaire abondante sans batteries », souligne Lumen Orbit, utilisant une énergie solaire disponible 24h/24 et un refroidissement passif sans être perturbés par les cycles jour/nuit ou les conditions météorologiques. Cela permet des « coûts marginaux d'énergie bien inférieurs », écrit la société. Par exemple, un seul cluster de 40 MW exploité pendant 10 ans dans l'espace coûterait 8,2 millions de dollars (5 millions pour le lancement ; 2 millions pour le réseau solaire ; et 1,2 million pour 1 kilogramme de protection par kilowatt de calcul, avec un coût de lancement de 30 dollars par kilogramme).

Un système terrestre, en revanche, coûterait 167 millions de dollars sur une période de 10 ans, en tenant compte de facteurs tels que le matériel, le refroidissement, l'utilisation de l'eau et l'alimentation de secours. Cela représente un coût environ 20 fois supérieur à celui d'un centre de données en orbite. Le principal coût de ce projet reste cependant le lancement de ces modules informatiques. Mais Lumen Orbit souligne que les prix baissent avec l'arrivée de véhicules de lancement réutilisables, économiques et capables de soulever de lourdes charges. « Combiné avec la prolifération des réseaux en orbite, le moment pour cette opportunité est idéal », note la société.

Considérations de conception pour les datacenters orbitaux

La majorité de la surface d'un centre de données orbital sera constituée de panneaux solaires de dimensions carrées d'environ 4 km (3280,84 pieds) sur 4 km, selon Lumen Orbit. Il s'agira de cellules à film mince utilisant des plaquettes de silicium et des boucles de refroidissement. La société souligne également qu'il est important que les centres de données orbitaux soient modulaires, ou capables d'être amarrés et désamarrés de manière indépendante, de sorte que chaque élément puisse évoluer en fonction des besoins. Elle indique que d'autres considérations de conception importantes incluent :

• Maintenabilité : Les pièces anciennes doivent être faciles à remplacer sans affecter les autres parties, plus grandes. Idéalement, le centre ne devrait pas avoir besoin d'être mis hors service pendant au moins 10 ans.

• Minimisation des pièces mobiles, telles que les connecteurs, les actionneurs mécaniques et les loquets. Guidé par les pratiques existantes des centres de données terrestres, chaque conteneur devrait idéalement disposer d'un seul port universel combinant alimentation, réseau et refroidissement.

• Évolutivité incrémentale : la capacité d'augmenter le nombre de conteneurs, ce qui aide à maintenir la rentabilité « dès le premier conteneur », sans nécessiter de sauts majeurs dans les dépenses d'investissement à aucun moment.

« Ils peuvent être évolués presque indéfiniment sans les contraintes physiques ou de permis rencontrées sur Terre », écrit Lumen.

De nombreuses contraintes techniques

Bien sûr, l'orbite est un facteur crucial ; des éléments tels que les débris spatiaux, les radiations, la traînée aérodynamique, et la disponibilité du réseau et la latence doivent être pris en compte. Surtout, le datacenter doit être en illumination constante pour permettre la génération d'énergie solaire. Cela nécessite une « orbite héliosynchrone à basse altitude, de type crépuscule », selon la société. Le plan resterait à peu près perpendiculaire au soleil toute l'année, avec l'engin spatial en « illumination solaire quasi continue ».

Il convient de noter que Lumen Orbit n'est pas la première société à travailler sur des centres de données dans l'espace. Lonestar Data Holdings cherche à construire des centres de données sur la Lune, et d'autres acteurs incluent Axiom Space, Kepler Space et Skyloom. NTT travaille également avec SKY Perfect JSAT pour développer un système de réseau satellitaire.

Bien sûr, certains travaillent dans l'autre sens : Microsoft a expérimenté les centres de données sous l'océan ; Subsea Cloud et Beijing Highlander Digital Technology ont également exploré cette possibilité.