Des scientifiques proposent des centres de données alimentés par le soleil et refroidis naturellement dans l’espace

Une étude montre comment les satellites pourraient exploiter l’énergie solaire illimitée et le vide froid de l’espace pour alimenter un avenir numérique plus vert

Une idée venue d’ailleurs : l’installation de centres de données dans l’espace pourrait ouvrir la voie à une informatique durable grâce à l’énergie solaire illimitée et au refroidissement gratuit, selon des scientifiques de l’Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour) .

Les chercheurs décrivent une voie pratique pour construire des centres de données neutres en carbone en orbite terrestre basse (LEO), un concept particulièrement pertinent pour les villes à faible superficie comme Singapour, où le manque de terrains et les coûts immobiliers élevés rendent les centres de données conventionnels de plus en plus chers. Publiée dans la revue à comité de lecture Nature Electronics, l’étude présente un cadre expliquant comment des satellites équipés de processeurs avancés pourraient servir de centres de données en orbite de périphérie et cloud.

Dirigé par le professeur Wen Yonggang, vice-recteur adjoint (enseignement supérieur) de NTU, qui occupe la chaire présidentielle Alibaba-NTU en informatique et ingénierie , le nouvel article affirme que l’espace offre deux avantages environnementaux inégalés : une énergie solaire pratiquement illimitée et un refroidissement par rayonnement naturel permis par les températures extrêmement basses.

Ensemble, ces conditions pourraient permettre aux centres de données orbitaux de fonctionner avec des émissions nettes de carbone nulles. Le timing est crucial, car la demande en calculs pilotée par l’IA devrait augmenter de 165 % d’ici 2030 [1].

À Singapour, les centres de données représentent déjà environ sept pour cent de la consommation nationale d’électricité, un chiffre qui devrait atteindre 12 % d’ici 2030 [2].

« L’espace offre un véritable environnement durable pour l’informatique. Nous devons rêver avec audace et penser de manière non conventionnelle si nous voulons construire un avenir meilleur pour l’humanité », a déclaré le professeur Wen, qui occupe également le poste de doyen du Graduate College et est membre du corps professoral du College of Computing and Data Science.

« En exploitant l’énergie du soleil et le vide froid de l’espace, les centres de données orbitaux pourraient transformer l’informatique mondiale. Notre objectif est de faire de l’espace une ressource renouvelable pour l’humanité, en développant la capacité de l’IA sans augmenter les émissions de carbone ni solliciter les ressources terrestres et énergétiques limitées de la Terre », ajoute le professeur Wen, un innovateur en série qui a inventé et démontré pour la première fois la technologie de diffusion multi-écran en 2013, aujourd’hui largement utilisée sur les ordinateurs, tablettes, téléphones portables et téléviseurs.

Exploiter la physique de l’espace pour la durabilité

Contrairement aux centres de données terrestres qui luttent contre la demande de refroidissement et d’énergie, en particulier dans les environnements urbains denses où l’énergie et les terrains sont limités, les installations spatiales pourraient compter entièrement sur la lumière du soleil pour l’alimentation et dissiper la chaleur directement dans l’espace profond, dont la température moyenne est de 2,7 Kelvin (−270,45 degrés Celsius).

Cela fait de l’espace un environnement idéal pour l’informatique haute performance. L’orbite terrestre basse (LEO), située à environ 160 à 2 000 kilomètres au-dessus de la Terre, offre une altitude rentable déjà utilisée par de nombreux systèmes de satellites commerciaux.

L’équipe a proposé deux modèles pour concrétiser ce concept :

Centres de données orbitaux de périphérie – Les satellites d’imagerie ou de détection équipés d’accélérateurs d’IA pourraient traiter les données brutes directement en orbite, ne transmettant à la Terre que les informations essentielles traitées. Cette approche peut réduire les volumes de transmission de données de plus de cent fois, abaissant considérablement la consommation d’énergie et la latence.

Centres de données cloud orbitaux – Des constellations de satellites équipés de serveurs, de liaisons haut débit, de panneaux solaires et de refroidisseurs par rayonnement pourraient collectivement effectuer des tâches de calcul complexes, des simulations scientifiques à l’entraînement de modèles d’IA.

Les chercheurs ont noté qu’au lieu de construire une seule installation massive dans l’espace, ces constellations distribuées sont technologiquement réalisables avec les avancées actuelles en matière de satellites et d’informatique, et pourraient être étendues au fil du temps.

Pour valider le potentiel neutre en carbone d’un tel système, l’équipe a collaboré avec la spin-off de deep tech de NTU Red Dot Analytics – cofondée par le professeur Wen – pour développer un jumeau numérique du centre de données spatial.

Leur modèle virtuel a simulé la consommation d’énergie attendue, le refroidissement et la production d’énergie solaire, montrant que le vide froid de l’espace permettra à la chaleur d’être libérée plus efficacement que sur Terre.

Pénurie de terrains et coûts croissants de construction des centres de données

L’étude note que les contraintes foncières et énergétiques rendent les centres de données coûteux dans des villes comme Singapour, le deuxième marché le plus cher au monde pour de telles installations, avec des coûts moyens de 13,80 $ US par watt de charge informatique, soit environ 11,7 millions de dollars US par mégawatt.

Les prix élevés des terrains, les coûts d’infrastructure et les limites d’alimentation en électricité entravent l’expansion physique, suscitant un regain d’intérêt pour des alternatives durables et économes en espace.

En revanche, les modèles de centres de données orbitaux évitent ces contraintes, ne nécessitant aucun terrain physique, une infrastructure de refroidissement minimale, et offrant une évolutivité mondiale sans limitations géographiques.

Durabilité du cycle de vie et maturité technologique

Bien que les lancements de fusées restent intensifs en carbone, l’étude de NTU introduit une nouvelle métrique, l’efficacité de l’utilisation du carbone sur le cycle de vie (CUE) , qui a montré que les centres de données orbitaux alimentés par l’énergie solaire pourraient compenser leurs émissions de lancement en quelques années d’exploitation.

Des avancées telles que les fusées réutilisables, les lanceurs électriques à fronde, l’électronique durcie aux radiations et les puces qualifiées pour l’espace accélèrent également les progrès.

Des entreprises comme AMD ont déjà développé des processeurs de qualité spatiale [4] , tandis que la spin-off de deep tech de NTU Zero Error Systems fournit une technologie de semi-conducteurs tolérante aux pannes [5] qui permet au matériel grand public de fonctionner de manière fiable dans l’espace.

Le professeur Louis Phee, vice-président (innovation et entrepreneuriat) de NTU , a déclaré que l’étude reflète l’esprit d’innovation que NTU cultive chez ses étudiants et scientifiques.

« Pour relever les plus grands défis de l’humanité, nous avons besoin de chercheurs créatifs et interdisciplinaires travaillant main dans la main avec des entrepreneurs », a commenté le professeur Phee. « Au cours de la dernière décennie, NTU a construit une solide base de brevets et de spin-offs technologiques prêtes à exploiter les tendances émergentes telles que l’informatique durable et l’économie spatiale. Ces efforts ouvrent de nouveaux marchés pour Singapour et renforcent notre leadership en matière de durabilité et d’informatique avancée. »

La recherche a été soutenue en partie par plusieurs sources de financement, notamment la bourse postdoctorale présidentielle Gopalakrishnan-NTU attribuée au premier auteur Dr Ablimit Aili, le projet programmatique A*STAR MTC, la Fondation nationale de la recherche de Singapour (NRF) et le laboratoire corporatif mondial Alibaba-NTU pour l’e-durabilité (ANGEL).

[1] Goldman Sachs Research. (2025, 4 février). L’IA devrait entraîner une augmentation de 165 % de la demande d’énergie des centres de données d’ici 2030 . Goldman Sachs Insights. https://www.goldmansachs.com/insights/articles/ai-to-drive-165-increase-in-data-center-power-demand-by-2030.html

[2] Autorité de développement des médias et de l’infocommunication (IMDA). (2025, février). Rendre le petit point rouge vert : Aider les centres de données à mieux rester au frais . Blog IMDA. https://www.imda.gov.sg/resources/blog/blog-articles/2025/02/red-dot-analytics-help-data-centres-be-cool

[3] Singapore Business Review . (2024, 9 octobre). Singapour devient le deuxième marché de centres de données le plus cher au monde . Singapore Business Review. https://sbr.com.sg/information-technology/news/singapore-emerges-worlds-2nd-most-expensive-data-centre-market

[4] AMD. (2022, 15 novembre). AMD annonce l’achèvement de la qualification de classe B pour les premiers SoC adaptatifs Versal de qualité spatiale permettant le traitement IA embarqué dans l’espace . Salle de presse AMD. https://www.amd.com/en/newsroom/press-releases/2022-11-15-amd-announces-completion-of-class-b-qualification-.html

[5] Zero Error Systems. (2025, 27 février). ZES dévoile un module système tolérant aux radiations pour applications spatiales . Zero Error Systems. https://zero-errorsystems.com/zes-debuts-radiation-tolerant-system-onmodule-for-space/