Le centre de données orbital de Google : 15 minutes de refroidissement et 1 kW de solaire

Le satellite s'appelle MVP. Il a à peu près la taille d'un réfrigérateur. À l'intérieur, quatre Tensor Processing Units maison de Google, les mêmes accélérateurs que l'entreprise utilise dans ses serveurs au sol pour entraîner des modèles et faire de l'inférence. Ars Technica rapporte le 24 septembre que le lancement est prévu le 1er octobre dans le cadre du vol partagé Transporter-18 à bord d'une Falcon 9 de SpaceX. Tom's Hardware situe le pas de tir à la base de la Force spatiale de Vandenberg, en Californie.

Google n'a pas construit l'engin spatial. Selon Ars Technica, le satellite vient de Planet Labs, une société d'imagerie de la Terre. Le projet initial prévoyait deux satellites sur mesure en 2027, mais Google a préféré accélérer et a fixé son matériel d'IA dans un satellite que Planet Labs avait déjà assemblé pour un essai antérieur. Tom's Hardware rattache l'ensemble de l'effort au projet Suncatcher.

L'énergie vient d'un micro-ondes, le refroidissement d'un radiateur

Le budget énergétique dit le plus clairement la petitesse de cet essai. Ars Technica rapporte que les panneaux solaires fournissent environ un kilowatt, de quoi faire tourner un micro-ondes ou un sèche-cheveux, selon le site. Tom's Hardware donne le même chiffre et note que les capacités du satellite sont proches de celles d'un seul serveur terrestre. Au sol, un centre de données fait tourner des milliers de ces puces et consomme des mégawatts. C'est précisément pour cette raison que le calcul orbital revient sans cesse dans les discussions sur l'IA.

Le refroidissement est le problème le plus difficile, et les deux médias le désignent comme la grande question ouverte. L'espace dispose de radiateurs, mais ils sont conçus pour évacuer des quantités de chaleur relativement faibles, alors que les accélérateurs d'IA en produisent bien plus. La réponse de Google, telle que la décrit Ars Technica, est une couche de matériau d'interface thermique malléable qui relie chaque puce à des caloducs en aluminium et en cuivre. Ceux-ci conduisent la chaleur vers un radiateur qui la projette dans l'espace. Tom's Hardware souligne la faille évidente du dispositif : il n'y a pas d'air en orbite, donc l'approche habituelle à ventilateurs ne fonctionne tout simplement pas.

Le résultat est un cycle de service, pas un serveur. Les puces tourneront par périodes d'environ 15 minutes, après quoi elles devront s'arrêter et laisser les radiateurs rattraper leur retard, selon Ars Technica. Tom's Hardware présente la même limite comme une surchauffe qui impose des arrêts. Google prévoit de faire tourner des modèles Gemini sur les TPU pendant l'essai.

« Nous ne nous attendons pas, pour être tout à fait francs, à avoir quelque chose d'utilement opérationnel dans les prochaines années », a déclaré James Manyika, vice-président senior de la recherche chez Google, au New York Times, selon Tom's Hardware.

Manyika a comparé l'effort au programme de voitures sans chauffeur de Google, qu'il a dit testé environ 15 ans avant la moindre livraison, selon Tom's Hardware. À ce rythme, l'écart entre un satellite à quatre puces et un centre de données orbital opérationnel serait d'environ 15 ans. Google a annoncé son intention de lancer deux satellites ensuite. Tom's Hardware rapporte que les plans à long terme évoquent des flottes en réseau de plus de 80 satellites, reliés par des liaisons laser à haut débit qui exigeraient probablement des lancements dédiés plutôt que des vols partagés.

Radiation, basculements de bits et une orbite de six ans

La radiation est l'autre problème physique. Tom's Hardware note que les rayonnements dans l'espace peuvent provoquer des basculements de bits qui modifient la façon dont les puces traitent les données, et que la réponse actuelle de Google consiste à redémarrer périodiquement les puces pour les réinitialiser. Ars Technica ajoute que les vibrations et les fortes accélérations au lancement présentent aussi des risques, et qu'il s'agit des mêmes TPU que Google installe dans ses serveurs au sol, et non de composants durcis contre les radiations.

Le satellite traitera des requêtes d'IA pendant un an au maximum, selon Tom's Hardware, mais il restera en orbite jusqu'à six ans avant que la gravité ne le fasse retomber et brûler à la rentrée atmosphérique. Ars Technica rapporte qu'il fonctionnera seulement quelques mois. Les deux médias divergent sur ce point, et Google n'a publié aucun chiffre qui tranche.

Google n'est pas seul à lever les yeux. Tom's Hardware note qu'Elon Musk, Jeff Bezos et Sam Altman ont tous vanté les centres de données orbitaux, que la Chine a déjà placé du calcul d'IA en orbite et qu'Intel détient un brevet dans ce domaine. L'attrait est simple : l'énergie solaire dans l'espace est ininterrompue, et le foncier, l'eau et les raccordements au réseau pour lesquels se battent les centres de données terrestres n'existent pas là-haut.

Le contre-argument est le coût. Un commentateur cité par Tom's Hardware a calculé que lancer un seul serveur dans l'espace pour réduire les frais de refroidissement n'a guère de sens quand un kilowatt ne suffit pas à alimenter une seule alimentation dans un serveur classique. Un autre a soutenu que l'expérience vise à apprendre comment le calcul spatial pourrait fonctionner, pas à être rentable au premier vol. Les deux réactions figurent sous le même article, et aucune n'est une position de Google.

Pendant ce temps, le réseau et les régulateurs

L'essai orbital tombe une semaine où l'énergie des centres de données terrestres faisait déjà l'actualité. The Register rapporte le 25 septembre que le département de l'Énergie des États-Unis a annoncé 5 250 000 000 de dollars pour des améliorations du réseau, soit 1 900 000 000 de dollars de fonds fédéraux et 3 350 000 000 de dollars de financements partagés. Le programme couvre 31 projets dans 26 États et devrait libérer au moins 23 gigawatts de capacité supplémentaire, selon le département de l'Énergie.

L'argent ne sert pas à produire de l'électricité nouvelle. Les projets visent à remplacer les conducteurs ou à reconstruire plus de 1 500 miles de lignes de transport et à déployer des technologies d'amélioration du réseau, capteurs et dispositifs de contrôle des flux de puissance, sur 21 000 miles d'infrastructures. Le secrétaire à l'Énergie Chris Wright a déclaré dans un communiqué que ces investissements « tireront davantage de l'infrastructure que nous avons déjà, feront circuler plus d'électricité sur le réseau et aideront à fournir une énergie abordable, fiable et sûre qui alimentera la prospérité américaine pour les décennies à venir ».

The Register cite aussi un avertissement de Moody's au début de septembre : le rythme de construction des centres de données dépasse la vitesse à laquelle le réseau américain peut ajouter la capacité nécessaire. Moody's estime que la consommation électrique des centres de données américains atteindra 426 TWh d'ici 2030, soit près du double du chiffre de 2025, selon The Register.

Les régulateurs bougent aussi, et pas toujours dans le sens souhaité par les opérateurs. Ars Technica rapporte le 24 septembre que le New Jersey a infligé une amende de 1 100 000 de dollars à DataOne pour avoir installé et exploité en secret des générateurs à gaz en violation de la loi de l'État sur le contrôle de la pollution de l'air. L'affaire a commencé avec des images thermiques par drone recueillies par The Guardian et Floodlight News en août, montrant 45 des 62 générateurs à gaz en fonctionnement.

Aucun des générateurs n'avait les permis exigés pour les unités de 37 kilowatts ou plus, rapporte Ars Technica, alors qu'ils tournaient à 1 982 kilowatts, plus de 50 fois le seuil de l'État. Le département de la protection de l'environnement du New Jersey a indiqué que ces générateurs émettent du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone et d'autres polluants de combustion qui peuvent aggraver l'asthme, déclencher des crises cardiaques et provoquer des morts prématurées. Le commissaire du département, Ed Potosnak, a qualifié la mesure de plus lourde jamais prise contre un centre de données dans le New Jersey et déclaré que les centres de données ne seraient pas « construits ou exploités en toute impunité dans cet État ».

DataOne dispose de 45 jours pour demander les permis ou cesser ses activités, mais peut continuer à faire tourner les moteurs pendant qu'elle les sollicite. Un porte-parole de l'entreprise a déclaré au New York Times que DataOne demanderait des permis de pollution de l'air pour les générateurs temporaires, qu'elle « contestait » l'amende et que le site passait à des piles à combustible à faibles émissions. Les riverains cités par le Times sont restés sceptiques. Tiffany Leone-Vespa a demandé ce que le quartier respirait depuis que les générateurs tournaient sans permis. Steve Brown a parlé d'un arrangement du type « ne demande pas la permission, demande le pardon plus tard ».

Le fil qui relie les deux histoires est que l'énergie et la chaleur sont les contraintes, que la baie se trouve à Vineland, dans le New Jersey, ou en orbite basse. Au sol, les réponses sont pour l'instant des mises à niveau du réseau, le remplacement des conducteurs, des piles à combustible et, dans le cas du New Jersey, une amende à sept chiffres. En orbite, la réponse est un radiateur, un cycle de service de 15 minutes et beaucoup de questions auxquelles un satellite de la taille d'un réfrigérateur doit commencer à répondre après le 1er octobre.