- Les data centers spatiaux ont des conditions défavorables, par rapport aux centres terrestres, pour tous les éléments clés : l’alimentation électrique, le refroidissement, les radiations et les communications
- Le solaire et la puissance nucléaire ne peuvent pas fournir assez d’énergie pour faire fonctionner des GPU, et même avec des panneaux solaires de taille ISS, seulement environ 200 GPU pourraient être actifs
- En environnement sous vide, le refroidissement par convection est impossible, ce qui nécessite des dissipateurs thermiques et des systèmes de gestion thermique complexes, et même un système de niveau ISS ne permettrait de refroidir qu’environ 16 GPU
- Le rayonnement spatial est critique pour les GPU/TPU : le latch-up et le SEU peuvent endommager les puces ou faire chuter brutalement les performances
- La bande passante de communication est également nettement inférieure à celle du sol, rendant globalement le concept extrêmement peu efficace en coût/performances
Problème d’alimentation
- Les sources d’énergie utilisables dans l’espace se limitent à le solaire et la puissance nucléaire (RTG)
- Le solaire n’est pas très différent de celui du sol : les pertes atmosphériques sont négligeables, donc l’avantage d’efficacité est quasi nul
- Les panneaux solaires de l’ISS ont une surface d’environ 2 500 m² et une puissance maximale de 200 kW, pouvant faire fonctionner environ 200 GPU
- Pour atteindre le niveau du data center norvégien d’OpenAI (100 000 GPU), il faudrait lancer 500 satellites de taille ISS
- Les RTG ne fournissent que de l’ordre de 50 à 150 W, donc pas assez pour faire fonctionner un seul GPU
Limites du contrôle thermique
- Dans l’espace, il n’y a pas d’air, donc pas de refroidissement par convection : la chaleur ne peut être évacuée que par conduction et rayonnement
- Le Active Thermal Control System (ATCS) de l’ISS utilise une boucle de refroidissement à l’ammoniac et des radiateurs, et il peut gérer 16 kW (environ 16 GPU)
- La surface des radiateurs est de 42,5 m², et un système de 200 kW nécessiterait 531 m² de radiateurs
- Dans ce cas, le satellite devient bien plus grand que l’ISS et ne fournit qu’une performance de l’ordre de 3 baies serveurs terrestres
- À partir de l’exemple de conceptions de systèmes caméra à très faible consommation, il est souligné que le matériel spatial doit être conçu pour une consommation extrêmement basse
Problème de robustesse aux radiations
- Le rayonnement spatial est composé de particules solaires et de rayons cosmiques, avec des particules rapides allant de l’électron au noyau d’oxygène qui endommagent les puces
- Les effets principaux sont SEU (single event upset, perturbation à événement unique) et latch-up à événement unique
- Le SEU provoque des erreurs de bits temporaires, tandis que le latch-up provoque des dégâts permanents à la puce
- Lors d’un fonctionnement prolongé, l’effet de dose totale (Total Dose Effect) dégrade les transistors, entraînant une diminution de la vitesse d’horloge et une hausse de la consommation d’énergie
- Le blindage est d’efficacité limitée et peut au contraire aggraver les choses à cause de l’augmentation de masse et du risque de production de particules secondaires
- Les GPU/TPU sont les plus vulnérables au rayonnement en raison de leur transistors de petite taille et de die à grande surface
- Les puces pour l’espace n’offrent guère que les performances d’un PowerPC de 2005, et fabriquer des GPU de la même manière entraînerait une forte dégradation des performances
Contraintes de communication
- La plupart des satellites ne peuvent atteindre qu’une transmission maximale de l’ordre de 1 Gbps via communications radio
- La communication laser est en cours d’expérimentation, mais elle reste instable selon les conditions atmosphériques
- Comparée aux connexions inter-racks supérieures à 100 Gbps des data centers terrestres, l’écart de bande passante est considérable
Conclusion
- Les data centers spatiaux ont une difficulté de mise en œuvre très élevée sur tous les aspects, notamment alimentation, refroidissement, radiations et communications
- Par rapport au sol, les coûts sont excessifs et les performances faibles, avec une fiabilité qui baisse en exploitation de long terme
- Même si c’est techniquement possible, cela est jugé comme une approche totalement incohérente en termes de rentabilité et d’efficacité
- En résumé, c’est une idée catastrophique qui ignore la réalité selon laquelle « space is hard »
1 commentaires
Commentaire sur Hacker News
Croire sur parole les experts quand ils disent « impossible » n’est pas une bonne idée
La science et la technologie progressent enterrement après enterrement
L’important, c’est de réduire de 10 à 100 fois le coût d’accès à l’espace grâce aux fusées réutilisables
L’ISS était inefficace parce qu’elle a été conçue à une époque où l’accès à l’espace coûtait extrêmement cher
On peut désormais tirer parti des technologies thermiques des appareils mobiles ou du refroidissement radiatif
Si les coûts baissent, des gens plus doués en pratique qu’en diplômes pourront participer aux projets spatiaux
Des expériences créatives impossibles sur Terre deviennent possibles dans l’espace — par exemple créer de la convection à l’intérieur d’un dispositif en rotation
La science avance rarement grâce à quelques génies isolés
Derrière des exceptions comme Heisenberg ou Einstein, des milliers d’inventeurs de mouvement perpétuel ont échoué et disparu
Le progrès scientifique réel est lent, collectif et incrémental
Parfois, quand on dit « impossible », c’est juste
On ne peut pas ignorer les lois de la physique, quelle que soit sa détermination
L’espace reste un endroit où l’immobilier est presque gratuit
Du moins jusqu’à ce que le capital saoudien ou le private equity en fasse une ressource rare
C’est une blague, mais dans l’espace tout le monde pourrait prendre une fusée pour aller au drive spatial de McDonald’s
Si on n’a aucune idée pour résoudre les problèmes posés, mieux vaut ne pas commencer
Sans air, il n’y a pas de milieu pour diffuser la chaleur
Au final, la température interne pourrait continuer à monter et tout devenir un four du Système solaire
Honnêtement, je ne pense pas qu’une entreprise sérieuse ait réellement l’intention de construire un data center spatial
Le vrai but est de créer, simplement en disant qu’on va le faire, un récit qui détourne l’attention des problèmes des data centers terrestres
La plupart des gens ne savent pas à quel point le transfert thermique dans le vide est difficile
Mais le prix du solaire continue de baisser, donc le vrai goulot d’étranglement, c’est l’alimentation la nuit ou par temps couvert
En pratique, ce n’est pas nouveau, c’est surtout pour entretenir une image « tournée vers l’avenir »
Au fond, c’est du marketing bâti sur des promesses d’avenir
À mesure que l’opposition aux data centers grandit, on rassure les investisseurs avec une vision façon science-fiction du type « on va tout déplacer dans l’espace »
Ce n’est pas stupide, parce que l’objectif est simplement de « gagner un maximum d’argent le plus vite possible »
fait penser à des cas comme Theranos, WeWork, Tesla, NFT, Crypto
Je suis moi aussi sceptique, mais je pense qu’il est inadapté de comparer l’ISS à un essaim de petits satellites pour parler du problème de refroidissement
Le système de refroidissement de 16 kW de l’ISS concerne une structure massive, alors que Suncatcher est un petit satellite autour de 2 kW
Un cluster de petits satellites reliés par liaison optique pourrait peut-être se contenter d’un refroidissement passif
En revanche, je pense que l’impact climatique des lancements et la courte durée de vie de cinq ans sont des problèmes plus graves
2 kW est loin de représenter la limite des satellites modernes
Dans le livre 『A City on Mars』
il est dit que des colonies autosuffisantes sur la Lune ou Mars sont presque impossibles
Comme pour les bases antarctiques ou Biosphere II, elles sont difficiles à maintenir sans ravitaillement
La conclusion est que le pire terrain sur Terre reste meilleur que le meilleur bien immobilier sur Mars
Au passage, le documentaire sur la colonie la plus isolée du monde posté sur HN est intéressant lui aussi
Lien associé
Il faut aussi lire des ouvrages de réponse comme 『The Case for Mars』 pour avoir une vision équilibrée
L’approche orientée résolution de problèmes y manquait
Je recommande plutôt de lire aussi la réponse critique du NSS
Il est vrai que les data centers terrestres sont moins chers, mais l’article passe à côté de quelques points
L’ISS repose sur une technologie vieille de 30 ans, et aujourd’hui le rendement des panneaux solaires est bien meilleur
Grâce à Starship et New Glenn, les coûts de lancement chutent eux aussi rapidement
Starlink fournit déjà un Internet à faible latence à plusieurs millions de personnes
La transmission d’énergie solaire spatiale n’est plus seulement de la science-fiction
Si la technologie continue d’avancer, ce qui paraît irréaliste aujourd’hui pourrait devenir possible
Même avec de meilleurs rendements solaires, cela ne résout pas le problème du refroidissement
Et la vitesse de Starlink reste plus lente et plus latente que la fibre optique terrestre
Quant au solaire spatial, on en parle depuis des décennies sans viabilité économique
Un seul rack GPU peut demander plusieurs dizaines de kW et peser des tonnes
Au final, en orbite géostationnaire, l’alimentation devient plus stable mais la latence augmente
On peut bien parler d’effets d’apprentissage, cela ne produit aucun progrès concret
Mais des affirmations sans chiffres ni preuves ne valent rien
J’aimerais savoir s’il a vraiment la légitimité de se comparer à des gens qui ont effectivement construit du hardware spatial
Les panneaux solaires peuvent être conçus beaucoup plus légers dans l’espace
puisqu’ils n’ont pas à supporter des charges comme le vent, la gravité ou la grêle
La dissipation thermique peut être gérée par circulation de fluide caloporteur, et à haute température la surface de radiateur nécessaire chute fortement
Le blindage contre les radiations gagne aussi en efficacité à grande échelle
En fin de compte, c’est une question d’échelle, et avec une grande taille cela paraît tout à fait soluble
L’idée d’un data center spatial ressemble surtout à une tentative d’échapper au contrôle des États
Les États contrôlent le foncier, l’électricité et l’infrastructure Internet
Avoir une infrastructure indépendante dans l’espace permettrait donc d’exploiter des actifs hors de leur influence
une fois l’extraction minière d’astéroïdes et l’habitat spatial devenus possibles, la puissance des États s’affaiblit
et les entreprises émergent comme nouveau pouvoir
Finalement, la Terre est détruite par la guerre et la matière grise (catastrophe de nanobots)
et les humains survivent en téléchargeant leur conscience dans des corps robotiques
Toutes les entreprises de lancement dépendent des autorisations et financements publics
Une infrastructure spatiale est extrêmement vulnérable à une attaque étatique
on voit qu’un État déterminé peut la détruire facilement
Mais s’il s’agit d’équipements non habités, il n’y a personne pour en répondre en cas d’attaque
L’espace n’est pas un Far West sans loi
Pour avoir travaillé chez NASA sur des systèmes avioniques
je trouve que cet article résume bien pourquoi les data centers spatiaux sont impossibles
Les SEU (single event upset) et les problèmes thermiques sont tous deux centraux
L’ISS subit déjà des SEU en LEO (orbite basse), et c’est encore plus fréquent dans l’anomalie de l’Atlantique Sud
s’est d’abord demandé : « et le refroidissement, on fait comment ? »
Une grosse correction chez Airbus était liée à des problèmes de SEU
On détecte les erreurs avec de la logique répliquée deux ou trois fois, mais appliqué aux GPU cela ferait perdre beaucoup de parallélisme
Donc ce serait inefficace
Si on ignore l’investissement initial, cela pourrait réduire le coût du refroidissement
C’est probablement le point de vente de cette idée
Les principales sources d’énergie dans l’espace sont seulement le solaire et le nucléaire
Dans ce cas, il paraît difficile de compter sur le gouvernement américain ou sur de l’argent saoudien
Il est plus probable que cela soit emballé sous forme de financement privé ou de fonds façon crypto
On finira donc encore avec un récit « version spatiale de WeWork + SBF + Musk »
Il y a actuellement plus de 8 000 satellites Starlink en orbite
Chaque satellite dispose de 30 m² de panneaux solaires, soit un total de 240 000 m²
C’est environ 10 fois l’ISS, et la prochaine génération devrait embarquer des panneaux de 250 m²
Les technologies de blindage radiatif et de dissipation thermique sont donc déjà validées
Au final, il ne reste que la question du coût, et le prix des lancements spatiaux continue de baisser
Les coûts de maintenance sont eux aussi astronomiques
il n’y a aucune viabilité économique
Les problèmes pointés par l’article restent fondamentalement non résolus