Et si on alimentait l’IA depuis l’espace, à grande échelle

Ian Scheffler

Des ingénieurs d’une Université américaine ont développé une conception novatrice de centres de données alimentés par l’énergie solaire qui orbiteront autour de la Terre et pourraient raisonnablement monter en puissance pour répondre à la demande croissante de calcul pour l’IA, tout en réduisant l’impact environnemental de ces centres. 

Évoquant une plante feuillue, avec de multiples tiges contenant du matériel connectées à des panneaux solaires en forme de feuilles, cette conception s’appuie sur des décennies de recherche sur les « attaches », des câbles semblables à des cordes qui s’orientent naturellement sous les forces concurrentes de la gravité et du mouvement centrifuge. Cette architecture pourrait s’étendre aux milliers de nœuds de calcul nécessaires pour reproduire la puissance des centres de données terrestres, du moins pour l’inférence IA, le processus d’interrogation d’outils comme ChatGPT après la fin de leur entraînement.

Contrairement aux conceptions antérieures, qui nécessitent généralement des ajustements constants pour maintenir les panneaux solaires orientés vers le soleil, le nouveau système est largement passif, son orientation étant maintenue par les forces naturelles agissant sur les objets en orbite. En s’appuyant sur ces effets stabilisateurs, la conception réduit le poids, la consommation d’énergie et la complexité globale, rendant le déploiement à grande échelle plus réalisable.

« C’est la première conception qui priorise l’orientation passive à cette échelle », déclare Igor Bargatin, professeur agrégé en génie mécanique et mécanique appliquée (MEAM) et auteur principal d’un article décrivant le système, présenté au Forum SciTech 2026 de l’American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). « Parce que la conception repose sur des attaches — une technologie existante et bien étudiée — nous pouvons raisonnablement envisager de mettre à l’échelle les centres de données orbitaux à la taille nécessaire pour réduire significativement les besoins en énergie et en eau des centres de données sur Terre ».

Mettre l’IA en orbite

Ces derniers mois, des startups, des entreprises publiques et même des gouvernements ont proposé des conceptions de centres de données orbitaux alimentés par l’énergie solaire. La promesse est simple : placer les centres de données dans l’espace pourrait réduire leur dépendance aux réseaux électriques et aux réserves d’eau de la Terre, de plus en plus sous tension.

« Le problème est que ces conceptions sont difficiles à mettre à l’échelle », explique Bargatin. « Si vous comptez sur des constellations de satellites individuels volant indépendamment, il en faudrait des millions pour faire une réelle différence ».

D’autres propositions envisagent d’énormes structures rigides assemblées robotiquement en orbite. En théorie, ces systèmes pourraient héberger de grandes quantités de puissance de calcul, mais leur taille et leur complexité structurelle les placent au-delà des capacités actuelles de fabrication et de déploiement.

En revanche, la nouvelle conception occupe un juste milieu : suffisamment ambitieuse pour avoir un impact, mais assez simple pour être déployée de manière plausible en utilisant une technologie qui existe déjà et est bien comprise, comme les attaches, étudiées et testées dans l’espace depuis des décennies.

La puissance des attaches 

Proposées aux premiers jours de l’ère spatiale, les attaches sont essentiellement de longs câbles flexibles qui se comportent de manière unique une fois en orbite. Tendu par les forces concurrentes agissant sur les objets en orbite — la gravité terrestre et l’effet centrifuge du mouvement orbital — les attaches s’alignent naturellement, une extrémité tirée vers la Terre et l’autre s’étendant vers l’espace.

Dans la conception de Penn, des milliers de nœuds de calcul identiques seraient connectés le long d’une attache, formant une longue chaîne verticale en orbite. Chaque nœud porterait des puces informatiques, des panneaux solaires et du matériel de refroidissement, créant une structure modulaire. « De la même manière qu’on peut ajouter des perles pour former un collier plus long », explique Bargatin, « on peut mettre à l’échelle les attaches en ajoutant des nœuds ». 

La lumière du soleil elle-même maintiendrait les panneaux solaires correctement alignés. La pression douce mais constante exercée par les rayons du soleil agit comme le vent sur une girouette, maintenant les panneaux orientés sans moteurs ni propulseurs. « Nous utilisons la lumière du soleil non seulement comme source d’énergie, mais aussi comme partie du système de contrôle », déclare Bargatin. « La pression solaire est très faible, mais en utilisant des matériaux en film mince et en inclinant légèrement les panneaux vers les éléments informatiques, nous pouvons exploiter cette pression pour maintenir le système orienté dans la bonne direction ».

Dans les simulations décrites dans l’article, un seul système d’attaches pourrait s’étendre sur plusieurs, voire des dizaines de kilomètres, hébergeant des milliers de nœuds de calcul et supportant jusqu’à 20 mégawatts de puissance de calcul, soit l’équivalent d’un centre de données de taille moyenne sur Terre. Les données traitées à bord seraient transmises à l’aide de liaisons optiques laser, une technologie déjà utilisée pour relayer des informations entre satellites en orbite. 

Même si le temps nécessaire pour transmettre les données d’entraînement depuis et vers la Terre empêcherait probablement l’entraînement de l’IA dans l’espace, une grande partie de la croissance de la demande en IA, comme le note Bargatin, proviendra des requêtes adressées aux systèmes d’IA déjà entraînés — précisément la tâche que le système basé sur les attaches est conçu pour supporter. « Imaginez une ceinture de ces systèmes entourant la planète », dit Bargatin. « Au lieu d’un centre de données massif, vous auriez de nombreux modules modulaires travaillant ensemble, alimentés en continu par la lumière du soleil ».

Résistant aux impacts

Toute grande structure opérant en orbite doit faire face aux impacts constants des micrométéorites, de minuscules fragments de débris et de poussière voyageant à des vitesses extrêmes. « Il ne s’agit pas d’empêcher les impacts », précise Jordan Raney, professeur agrégé en MEAM et co-auteur de l’article. « La vraie question est de savoir comment le système réagit quand ils se produisent ».

Raney et Dengge “Grace” Jin, une doctorante en MEAM, ont utilisé des simulations informatiques pour modéliser comment les impacts de micrométéorites affecteraient la structure d’attache au fil du temps. Plutôt que de se concentrer sur une seule collision, l’équipe a examiné les effets cumulatifs de nombreux impacts répartis sur l’ensemble du système.

Les résultats suggèrent que la conception avec attaches est naturellement résiliente. Lorsqu’une micrométéorite frappe une partie de la structure, l’impact peut provoquer une brève oscillation ou rotation, mais ce mouvement se propage le long de l’attache et s’atténue progressivement. « C’est un peu comme un carillon », indique J. Raney. « Si vous perturbez la structure, le mouvement finit par s’apaiser naturellement. Nous devions comprendre combien de temps ce processus prendrait, pour être sûrs que le centre de données serait stable même lorsqu’il est touché par plusieurs objets ».

Dans le large éventail de scénarios simulés par les chercheurs, le système basé sur les attaches ne s’écartait de son orientation optimale que de quelques degrés. « Chaque nœud est soutenu par plusieurs attaches », note encore J. Raney. « Ainsi, même si un impact sectionne une attache, le système continuerait à fonctionner ». 

Directions futures

Contrairement aux centres de données terrestres, qui reposent sur un refroidissement par air ou liquide, les systèmes spatiaux ne peuvent évacuer la chaleur qu’en la rayonnant lentement. Bien que le système proposé comprenne des radiateurs pour dissiper la chaleur résiduelle, Bargatin espère améliorer leur conception, avec pour objectif de développer des radiateurs légers et durables capables de dissiper la chaleur des charges de calcul soutenues dans l’espace.

Ensuite, les chercheurs espèrent aller au-delà des simulations, en construisant et testant leur conception sous forme de petit prototype, avec un nombre limité de nœuds. « Une grande partie de la croissance de l’IA ne vient pas de l’entraînement de nouveaux modèles, mais de leur exécution répétée », explique pour conclure Bargatin. « Si nous pouvons supporter cette inférence dans l’espace, cela ouvre une nouvelle voie pour mettre à l’échelle l’IA avec moins d’impact sur Terre ».

Article : Tether-Based Architecture for Solar-Powered Orbital Data Center – Méthode : Computational simulation/modeling – DOI : Lien vers l’étude

Source : Pennsylvania U.