Trí tuệ nhân tạo (AI) đang thúc đẩy một xu hướng mới trong ngành không gian: đưa năng lực tính toán từ các trung tâm dữ liệu dưới mặt đất lên quỹ đạo. Trung Quốc đã bắt đầu thử nghiệm xử lý dữ liệu ngay trên vệ tinh, trong khi một số doanh nghiệp Mỹ chuẩn bị đưa chip AI lên không gian để vận hành các tác vụ tính toán.
Một trong những bước tiến mới nhất của Trung Quốc là vệ tinh PEGA-SUS1, được phóng ngày 20-9. Thiết bị được thiết kế để tích hợp bốn chức năng gồm liên lạc, cảm biến, điện toán và xử lý thông minh, cho phép phân tích dữ liệu ngay trên quỹ đạo thay vì phải truyền toàn bộ về mặt đất.
PEGA-SUS1 nặng khoảng 150 kg, được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Pengcheng tại Thâm Quyến, công ty sản xuất vệ tinh tư nhân GalaxySpace ở Bắc Kinh cùng các tổ chức nghiên cứu khác. Đây là vệ tinh đầu tiên trong chòm PCL-Pegasus, nền tảng thử nghiệm công nghệ tích hợp do Phòng thí nghiệm Pengcheng khởi xướng. Chòm vệ tinh dự kiến gồm tổng cộng 9 chiếc.
Vệ tinh mang theo nhiều thiết bị thử nghiệm, trong đó có hệ thống phục vụ mạng phi mặt đất, liên lạc laser giữa vệ tinh và mặt đất, cùng hệ thống liên lạc vi ba. GalaxySpace cho biết thiết kế này hướng đến mô hình một vệ tinh đảm nhiệm nhiều chức năng, thay vì chỉ cung cấp một dịch vụ riêng lẻ.
Điểm đáng chú ý là PEGA-SUS1 có thể xử lý dữ liệu viễn thám ngay trên quỹ đạo. Chẳng hạn, khi phát hiện dấu hiệu cháy rừng, hệ thống có thể phân tích ảnh, xác định đám cháy, ước tính diện tích bị ảnh hưởng rồi gửi kết quả về mặt đất mà không cần truyền toàn bộ ảnh gốc xuống trước.
Theo Ren Jiadong, chuyên gia kỹ thuật cấp cao của GalaxySpace, phương thức này giúp giảm đáng kể băng thông cần sử dụng và thời gian truyền dữ liệu. Trong mô hình truyền thống, ảnh vệ tinh phải được tải xuống, chuyển đổi và phân tích tại các trạm mặt đất trước khi có thể đưa ra cảnh báo.
PEGA-SUS1 cũng sẽ phục vụ các thử nghiệm công nghệ 6G, hướng đến mạng kết nối tích hợp giữa không gian, không trung và mặt đất. Tính đến ngày 20-9, GalaxySpace đã phóng hơn 50 vệ tinh do công ty tự phát triển.
Doanh nghiệp Mỹ cũng đưa chip AI lên quỹ đạo
Trung Quốc không phải nước duy nhất theo đuổi điện toán trên quỹ đạo. Tại Mỹ, Cowboy Space Corp đang chuẩn bị một nhiệm vụ thử nghiệm vào tháng 4-2027, dự kiến vận hành cụm chip Nvidia GB200 trong không gian để xử lý dữ liệu thời tiết.
Theo Joe Yaffe, Giám đốc vận hành công ty, dự án được triển khai theo thỏa thuận nghiên cứu với Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA). Cowboy Space Corp cũng dự kiến chạy một tác vụ thương mại cho một phòng nghiên cứu AI chưa được tiết lộ danh tính trong cùng nhiệm vụ.
Công ty có trụ sở tại San Carlos, bang California, và Seattle, bang Washington, chuyên phát triển hạ tầng trên quỹ đạo phục vụ các trung tâm dữ liệu AI. Trước khi đưa thiết bị lên không gian, doanh nghiệp đã thử nghiệm xử lý dữ liệu thời tiết trong môi trường mô phỏng điều kiện không gian trên mặt đất. Theo Yaffe, thử nghiệm giúp rút ngắn một tác vụ vốn mất 12 giờ xuống còn 35 giây.
Ông cho rằng điện toán không gian đang tiến gần hơn đến khả năng ứng dụng thực tế khi vệ tinh có thể xử lý ngày càng nhiều dữ liệu thu thập được ngay trên quỹ đạo, thay vì gửi lượng lớn dữ liệu thô về Trái Đất. Cách tiếp cận này có thể rút ngắn thời gian tạo ra dự báo thời tiết, cảnh báo thiên tai và các thông tin phục vụ ứng phó khẩn cấp.
Rào cản về tản nhiệt và chi phí
Dù thu hút sự quan tâm của các doanh nghiệp, điện toán trên quỹ đạo vẫn đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật và kinh tế. Tại Hội nghị Thượng đỉnh về Hạ tầng AI diễn ra ở Thung lũng Silicon từ ngày 15 đến 17-9, các chuyên gia cảnh báo những hạn chế về tản nhiệt, băng thông liên lạc và chi phí phóng có thể cản trở việc triển khai ở quy mô lớn.
Sumeet Singh, Giám đốc dữ liệu và AI của công ty liên lạc vệ tinh Viasat, cho rằng tản nhiệt là một trong những trở ngại kỹ thuật lớn nhất. Khác với các trung tâm dữ liệu trên mặt đất, thiết bị tính toán trong không gian không thể dựa vào những hệ thống làm mát thông thường. Chúng cần các bộ tản nhiệt lớn, làm tăng khối lượng thiết bị và kéo theo chi phí phóng cao hơn.
Việc truyền dữ liệu giữa quỹ đạo và mặt đất cũng là một hạn chế, trong khi giá phóng hiện vẫn cao hơn nhiều so với mức mà một số nghiên cứu cho là cần thiết để các trung tâm dữ liệu không gian có thể cạnh tranh về thương mại.
Deepak Sachdeva, người được ban tổ chức hội nghị giới thiệu là Giám đốc công nghệ thông tin của Không quân Mỹ, nhận định công nghệ này chưa sẵn sàng cho các nhiệm vụ vận hành đòi hỏi cao, đặc biệt khi hệ thống phải xử lý và truyền lượng dữ liệu lớn gần như theo thời gian thực.
Ông cho rằng việc đưa thiết bị tính toán lên quỹ đạo mới chỉ là bước đầu. Hệ thống còn phải đáp ứng nhu cầu xử lý ngày càng tăng, duy trì kết nối ổn định và tiếp tục hoạt động trong điều kiện không thể dễ dàng sửa chữa trực tiếp. Tuy nhiên, Sachdeva dự báo công nghệ có thể sẵn sàng hơn trong khoảng 12-18 tháng tới.
Yaffe có cái nhìn lạc quan hơn về tốc độ phát triển của lĩnh vực này. Ông cho biết dòng vốn đầu tư vào hạ tầng AI đang rất lớn và chỉ cần một phần nhỏ trong khoản đầu tư dự kiến 7.000 tỷ USD cho hạ tầng AI toàn cầu chuyển sang điện toán không gian cũng đủ tạo ra nguồn vốn đáng kể.
Cuộc đua hiện không chỉ hướng đến việc xây dựng các trung tâm dữ liệu AI quy mô lớn trên quỹ đạo. Trước mắt, các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu đang tập trung đưa một phần năng lực xử lý đến gần nguồn thu thập dữ liệu hơn, giúp vệ tinh phân tích thông tin và gửi kết quả về mặt đất nhanh chóng, hiệu quả hơn.
Ảnh minh họa vệ tinh PEGA-SUS1 trong không gian. Ảnh: China Daily
