Refroidissement, coût astronomique, empreinte écologique… Six infographies pour comprendre le casse-tête géant du million de data centers orbitaux dont rêve Elon Musk
Refroidissement, coût astronomique, empreinte écologique… Six infographies pour comprendre le casse-tête géant du million de data centers orbitaux dont rêve Elon Musk
Publié aujourd'hui à 18h35
Lire dans l'appElon Musk veut envoyer les centres de données de demain en orbite pour répondre à l’explosion des besoins en intelligence artificielle. Mais les obstacles techniques et économiques sont immenses, au point de remettre en question la faisabilité du projet.
Et si les prochains data centers ne se construisaient plus sur Terre, mais à 500 kilomètres d’altitude, dans l'espace? C’est le pari fou de SpaceX. Depuis quelque temps, l'entreprise d’Elon Musk ne mise plus seulement sur ses fusées réutilisables ou son réseau internet Starlink. Son ambition est désormais de transformer l’orbite terrestre en immense plateforme informatique.
Le projet est vertigineux. SpaceX imagine une constellation d’environ un million de satellites, capables de produire jusqu’à 120 gigawatts d’énergie et d’alimenter des dizaines de millions de processeurs spécialisés dans l’intelligence artificielle. À terme, ces infrastructures pourraient héberger jusqu’à 100 millions de GPU de pointe, les puces indispensables à l’entraînement des modèles d’IA générative.
S'il n'a pas été le premier sur le créneau, Elon Musk n'entendait clairement pas rater ce train, en dévoilant son projet il y a plusieurs mois. Mais il a fallu attendre juin pour obtenir plus d'informations concrètes. Dans une vidéo promotionnelle consacrée au satellite AI1, premier prototype dévoilé par SpaceX, Ian Dahl, directeur de l’ingénierie satellite, présente une architecture directement inspirée des satellites Starlink de nouvelle génération.
"Il n'y a pas de formule magique qui soit nécessaire et qui n'existe pas", assure Elon Musk dans la vidéo, en évoquant le défi que représente la construction des satellites AI1. Selon lui, une grande partie des technologies nécessaires provient de l'expérience accumulée avec Starlink. "Nous ne pensons pas que ce soit un problème extrêmement difficile", affirme-t-il.
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C'est la taille qui compte
Sur le papier, l’idée paraît séduisante. Dans l’espace, les satellites peuvent profiter d’une ressource quasi illimitée: l’énergie solaire. En orbite, les panneaux captent jusqu’à huit fois plus d’énergie qu’au sol, sans nuit, nuages ou pertes atmosphériques. Plus besoin de vastes centrales électriques terrestres pour alimenter des fermes de calcul toujours plus gourmandes. Mais entre une idée séduisante et une infrastructure opérationnelle, l'écart est immense.
Le premier obstacle est tout simplement celui de l’échelle. Chaque satellite AI1 devrait embarquer d’immenses panneaux solaires, capables de produire environ 150 kilowatts de puissance maximale et 120 kilowatts en moyenne pour alimenter les calculs informatiques.
Ces panneaux d'une surface d'environ 600 mètres carrés, soit environ 1,5 fois la superficie d'un terrain de basket, représenteraient à eux seuls plusieurs tonnes. Il faut également ajouter les systèmes de refroidissement, les composants électroniques, les processeurs ou encore la structure du satellite. Selon plusieurs estimations, chaque engin pourrait peser entre 3,5 et 7,5 tonnes. Tout dépendra de la capacité de l'entreprise à réduire la taille et la masse des différents éléments.
Pour mettre une telle masse en orbite, SpaceX aurait besoin d’un outil capable de changer la donne. Pour ça, l'entreprise peut compter sur Starship, sa fusée géante réutilisable. Pour le moment, la fusée a une capacité d'emport estimée à 100 tonnes en orbite terrestre basse. SpaceX espère que la version future du lanceur pourra transporter jusqu’à 200 tonnes en orbite basse.
Mais même avec ces performances, les chiffres donnent le vertige. SpaceX prévoit que chaque satellite ait une durée de vie de cinq à sept ans avant d'être placé sur une orbite héliocentrique de désorbitation ou de se désintégrer dans l'atmosphère terrestre. Pour déployer un million de satellites et remplacer ceux arrivés en fin de vie, l'entreprise d'Elon Musk devrait réaliser entre 3.500 et 15.000 lancements par an, selon les hypothèses retenues concernant la capacité d'emport de Starship et la masse des satellites.
Même dans le meilleur des cas, cela représente 10 lancements par jour. Dans le pire des cas, le chiffre grimpe à 42 lancements quotidiens. À titre de comparaison, le monde entier a réalisé 329 tentatives de lancements orbitales en 2025, dont 170 effectuées par SpaceX. Autrement dit, l’entreprise devra au moins multiplier son rythme actuel par plus de 20.
Plusieurs milliers de milliards de dollars
Le coût financier serait tout aussi spectaculaire et repose largement sur un pari: celui d’un lanceur Starship entièrement réutilisable. Dans le scénario idéal imaginé par SpaceX, les deux étages de la fusée pourraient revenir sur Terre, être inspectés puis remis en service en quelques heures. Le coût d’un lancement tomberait alors à environ 20 millions de dollars, soit près de 100 dollars par kilogramme envoyé en orbite basse. Un objectif inédit dans l’histoire spatiale, mais qui dépend encore de la capacité de SpaceX à industrialiser son lanceur. Sans ça, le coût pourrait très rapidement grimper à 100 millions de dollars pour un seul lancement.
Dans le scénario de SpaceX (le plus favorable), avec une fusée Starship capable d’emporter 200 tonnes et des satellites AI1 de 3,5 tonnes, les coûts de lancement représenteraient environ 350 milliards de dollars. À l’inverse, une hypothèse plus pessimiste - une capacité limitée à 100 tonnes, des satellites plus lourds et donc des lancements plus nombreux et plus chers - ferait grimper la facture à près de 7.700 milliards de dollars rien que pour envoyer les infrastructures dans l’espace.
Mais l'addition ne s'arrête pas là. À ces sommes astronomiques s’ajoute le prix de fabrication des satellites. Le cabinet d’analyse Quilty Space estime qu’un satellite Starlink V3, qui sert de modèle aux futurs AI1, coûterait environ un million de dollars. Même en bénéficiant d’économies d’échelle, les satellites de data centers orbitaux devraient probablement coûter davantage, en raison de leurs immenses panneaux solaires et de leurs équipements informatiques.
Enfin, SpaceX devra financer les infrastructures terrestres nécessaires pour gérer les données échangées entre l’espace et la Terre, estimées à environ 100 milliards de dollars. Selon plusieurs scénarios, le prix total d’une telle constellation d'un million de satellites pourrait atteindre entre 1.450 milliards (ce que vise SpaceX) et 9.800 milliards de dollars.
Une facture difficilement imaginable, même pour une entreprise valorisée à plusieurs centaines de milliards de dollars. Et même si SpaceX dispose aujourd’hui d’importantes ressources financières, le projet nécessiterait des investissements d’une ampleur comparable à ceux de grandes infrastructures nationales. Sans une baisse spectaculaire du coût des lancements grâce à Starship, l’équation économique paraît difficilement tenable.
La chaleur, le principal casse-tête
Construire des ordinateurs dans l’espace pose un autre problème. Car il faut les refroidir. Sur Terre, les data centers utilisent principalement l’air et l’eau pour évacuer la chaleur produite par les serveurs. Dans le vide spatial, impossible de compter sur la convection (le transfert de chaleur par le mouvement d’un fluide, NDLR). Les satellites utilisent généralement le rayonnement thermique, et évacuent la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge grâce à de gigantesques panneaux d'aluminium qui émettent une faible lueur. Une technique beaucoup moins efficace que sur Terre.
La Station spatiale internationale a déjà rencontré ce défi. Ses six radiateurs, qui dissipent environ 70 kilowatts de chaleur, pèsent à eux seuls plus de six tonnes. Pour un data center spatial capable de gérer des milliers de GPU, il faudrait donc réussir à concevoir des systèmes beaucoup plus légers et beaucoup plus efficaces.
SpaceX estime toutefois partir avec une longueur d'avance. Selon Sam Waldman, ancien ingénieur de l'entreprise, les satellites Starlink ont déjà permis d'accumuler une importante expérience sur la dissipation thermique. "Les Starlink ont cette forme parce qu'ils maximisent leur surface pour rayonner la chaleur", explique-t-il. "SpaceX dispose de données très solides sur ce problème."
"Les radiateurs de l’ISS sont coûteux et lourds", explique Philip Johnston, fondateur de la start-up Starcloud, qui travaille elle aussi sur les data centers spatiaux. "Notre objectif est de les rendre bon marché et légers."
Starcloud prépare d'ailleurs une première démonstration grandeur nature. Son satellite Starcloud-2, attendu en orbite en octobre, doit tester un système de refroidissement plus léger capable d'évacuer efficacement la chaleur produite par des charges de calcul.
Pour autant, le véritable défi n'est pas de savoir si ces radiateurs peuvent fonctionner: les lois de la physique sont bien connues. La question est plutôt de savoir s'il est possible de les produire à très grande échelle, sur une constellation de plusieurs centaines de milliers, voire d'un million de satellites.
Des puces d'IA face aux radiations
Autre inquiétude: les radiations spatiales. Les composants électroniques terrestres ne sont pas conçus pour fonctionner dans un environnement aussi hostile.
SpaceX estime là encore que son expérience avec Starlink a déjà permis d’identifier les composants capables de résister plusieurs années en orbite. C'est par exemple le cas des processeurs et de la mémoire. La société envisage notamment d’utiliser des puces Nvidia, légèrement modifiées pour fonctionner dans l'espace, avant de développer ses propres processeurs.
D’autres entreprises testent déjà cette approche. La start-up Starcloud a envoyé dans l’espace une puce Nvidia H100, commercialisée en 2022, l’un des processeurs utilisés dans les data centers terrestres. Les premiers résultats sont encourageants. Selon Philip Johnston, des puces comme la H100 peuvent être adaptées à l'espace avec un blindage modeste.
"Sa durée de vie sera identique à celle sur Terre, et on peut même envisager qu'elle soit supérieure", précise-t-il.
Google a également mené des expériences et a constaté qu'à terme, les rayonnements ionisants peuvent provoquer des défaillances. Cependant, l'entreprise a conclu que ces appareils devraient pouvoir fonctionner de manière fiable dans l'espace pendant environ cinq ans. Il faudra encore démontrer que ces composants peuvent fonctionner durablement à grande échelle.
Un problème de vitesse entre les satellites
Même si SpaceX parvient à résoudre les questions de lancement, d’énergie et de refroidissement, reste un autre défi: la vitesse des échanges de données.
Les grands modèles d’intelligence artificielle nécessitent souvent que des milliers de GPU travaillent ensemble en synchronisation permanente. Sur Terre, ces échanges se font à quelques mètres de distance dans des bâtiments spécialement conçus. Dans l’espace, les satellites pourraient être séparés de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres au sein de "coquilles orbitales" ("Orbital shells" en anglais), des sortes d'essaims de satellites, répartis sur plusieurs plans orbitaux et plusieurs altitudes. Ils communiqueraient entre eux via des faisceaux laser. Toute distance supplémentaire ajoute de la latence, ce qui pourrait ralentir certains calculs complexes.
Les data centers orbitaux ne seraient donc pas adaptés à tous les usages. Les tâches pouvant être découpées en calculs relativement indépendants, comme certaines opérations d'inférence, supportent beaucoup mieux la latence. À l'inverse, l'entraînement des grands modèles d'IA, qui exige une coordination permanente entre des milliers de GPU, serait beaucoup plus sensible aux délais de communication entre satellites.
Et c'est sans compter le temps nécessaire pour faire transiter les données entre la Terre et les satellites. Pour des traitements réalisés par lots, les données peuvent être envoyées à l'avance puis stockées localement sur les satellites avant d'être traitées. En revanche, les applications qui nécessitent des échanges permanents et instantanés, comme le cloud gaming ou certains services interactifs, seraient beaucoup moins adaptées à une infrastructure en orbite. Autrement dit, tous les usages ne sont pas voués à migrer dans l'espace.
Un rêve spatial pas si vert?
La stabilité de la constellation d'Elon Musk repose sur des hypothèses majeures qui ne seront mises à l'épreuve que dans les années à venir, lorsque SpaceX commencera à lancer ses premiers satellites AI1.
Pour les défenseurs des data centers spatiaux, les obstacles ne sont pas des impossibilités scientifiques, mais des problèmes d’ingénierie qu’il faudra progressivement résoudre. Pour ses détracteurs, le projet ressemble davantage à une promesse destinée à nourrir les ambitions d’une entreprise en pleine course à l’intelligence artificielle.
Au-delà des défis techniques, une autre question reste ouverte: celle de l'impact environnemental d'une telle infrastructure. Dans l’espace, les panneaux solaires peuvent produire davantage d’énergie qu’au sol et les infrastructures pourraient théoriquement limiter la pression exercée sur les réseaux électriques terrestres en limitant les besoins sur Terre.
Mais cette promesse écologique se heurte paradoxalement au coût environnemental de l’accès à l’espace. Chacun satellite doit être fabriqué, transporté en orbite puis remplacé après quelques années. Or une constellation d’un million d’engins impliquerait des milliers de lancements, avec leur lot d’émissions liées aux fusées et de matériaux consommés.
Selon une étude du cabinet de conseil en stratégie climat Carbone 4, plus de 70% de l’empreinte carbone proviendrait de la mise en orbite. À tout cela s'ajoutent les conséquences sur la pollution atmosphérique, les débris spatiaux et la saturation de l’orbite terrestre.
Même les fusées réutilisables, si elles permettent de réduire les coûts, ne garantissent pas automatiquement une baisse des émissions. Un lanceur réutilisable doit en effet conserver du carburant pour revenir sur Terre, ce qui peut réduire son efficacité par rapport à une fusée à usage unique.
"Plus le lanceur est réutilisable, moins il est propre. Falcon 9 perd environ 40% d'efficacité en version réutilisable", note Pierre Lionnet, économiste chez ASD Eurospace, interrogé par Usbek et Rica.
Le cabinet Carbone 4 met également en garde contre un possible effet rebond. Une infrastructure capable de fournir davantage de puissance informatique à moindre coût pourrait encourager une consommation accrue de données et de calculs, notamment pour l'IA. Le gain d’efficacité énergétique ne se traduirait donc pas forcément par une baisse globale de l’empreinte environnementale.
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Une chose est certaine: SpaceX ne manque pas d’ambition. Après avoir voulu connecter la planète entière grâce à Starlink, Elon Musk veut désormais connecter les machines elles-mêmes, depuis l’espace. Mais pour transformer cette vision en réalité, il faudra plus que des fusées et des satellites. Il faudra une révolution industrielle orbitale... et probablement plusieurs milliers de milliards de dollars.