Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang đặt ra một câu hỏi ngày càng khó né tránh đối với ngành công nghệ toàn cầu: liệu Trái Đất còn đủ năng lượng và hạ tầng để nuôi cỗ máy AI đang tăng trưởng theo cấp số nhân?
Khi các trung tâm dữ liệu ngày càng tiêu thụ nhiều điện, nước và đất đai, một số lãnh đạo công nghệ bắt đầu hướng tầm nhìn ra ngoài bầu khí quyển, nơi ánh sáng Mặt Trời chiếu liên tục và không bị ràng buộc bởi chu kỳ ngày – đêm. Ý tưởng xây dựng trung tâm dữ liệu AI trong không gian, từng bị xem là khoa học viễn tưởng, đang được đưa trở lại bàn thảo với sự nghiêm túc chưa từng có.
AI, điện năng và giới hạn của mặt đất
Các trung tâm dữ liệu hiện đang đặt ra gánh nặng khổng lồ đối với nguồn cung điện toàn cầu, và thách thức này được dự báo sẽ gia tăng mạnh khi các mô hình AI ngày càng lớn và phức tạp. Trên mặt đất, bài toán không chỉ là điện mà còn là nước làm mát, diện tích đất và sự phản đối của cộng đồng địa phương đối với các dự án trung tâm dữ liệu khổng lồ.
Chính trong bối cảnh đó, không gian được một số lãnh đạo công nghệ xem là “mặt trận tiếp theo” của hạ tầng tính toán. Ngoài quỹ đạo, các vệ tinh có thể tiếp cận ánh sáng Mặt Trời 24/7, không bị mây che, không bị hấp thụ bởi khí quyển và không chịu ảnh hưởng của mùa. Elon Musk từng tuyên bố rằng năng lượng mặt trời trong không gian có thể hiệu quả gấp khoảng năm lần so với trên mặt đất, bởi không có chu kỳ ngày – đêm, không có mây và không có bầu khí quyển gây suy hao năng lượng.
Theo Musk, chỉ riêng bầu khí quyển Trái Đất đã làm mất khoảng 30% năng lượng bức xạ mặt trời trước khi ánh sáng chạm tới các tấm pin. Trong không gian, tổn thất này gần như bằng không. Đây là nền tảng cho lập luận rằng các trung tâm dữ liệu quỹ đạo có thể vận hành hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời mà không cần đến pin lưu trữ – một điểm then chốt trong tầm nhìn của Musk.
Elon Musk và tầm nhìn “AI ngoài Trái Đất”
Elon Musk là người cổ vũ mạnh mẽ và nhất quán nhất cho ý tưởng đưa trung tâm dữ liệu AI lên không gian. Trong nhiều cuộc phỏng vấn và podcast, ông lập luận rằng nhu cầu điện toàn cầu của AI “đơn giản là không thể được đáp ứng bằng các giải pháp trên mặt đất”. Theo Musk, mở rộng hạ tầng năng lượng trên Trái Đất gặp quá nhiều rào cản, từ quy hoạch, môi trường, chính trị cho tới tốc độ xây dựng, trong khi không gian mang lại một “đường băng” gần như vô hạn.
Sau khi sáp nhập SpaceX với công ty AI xAI đầu tuần này, Musk công khai mục tiêu dài hạn là xây dựng một hệ sinh thái AI ngoài không gian, trong đó SpaceX cung cấp năng lực phóng và vận hành vệ tinh, còn xAI tạo ra nhu cầu tính toán khổng lồ. Ông từng đề cập tới viễn cảnh triển khai tới một triệu vệ tinh mang theo phần cứng tính toán, và đã nộp đơn lên chính phủ Hoa Kỳ xin cấp phép thực hiện kế hoạch này với mục tiêu xây dựng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo.
Một điểm Musk đặc biệt nhấn mạnh là độ tin cậy của phần cứng. Theo ông, các GPU hiện đại sau khi vượt qua giai đoạn kiểm thử ban đầu thường có độ ổn định cao, đủ để hoạt động dài hạn trong môi trường khắc nghiệt nếu được thiết kế đúng cách. Kết hợp với việc không cần pin lưu trữ – vốn là thành phần dễ hỏng và nặng – Musk cho rằng trung tâm dữ liệu quỹ đạo có thể đơn giản hơn về mặt hệ thống so với các cơ sở trên mặt đất.
Big Tech và làn sóng thử nghiệm đầu tiên
Musk không phải người duy nhất theo đuổi tầm nhìn này, vì hiện có hơn một chục startup và tập đoàn công nghệ – hàng không vũ trụ đang phát triển thiết kế hoặc mô hình kinh doanh liên quan đến trung tâm dữ liệu trong không gian.
Cuối năm ngoái, startup Mỹ Starcloud đã phóng một vệ tinh cỡ nhỏ mang theo một GPU của Nvidia, được chính Nvidia mô tả là “màn ra mắt trong không gian” của trung tâm dữ liệu thu nhỏ. Mục tiêu của Starcloud không phải là xây dựng ngay một trung tâm dữ liệu hoàn chỉnh, mà là kiểm chứng khả năng vận hành phần cứng AI trong điều kiện bức xạ, nhiệt độ và vi trọng lực kéo dài.
Google cũng đã công bố Project Suncatcher, một sáng kiến do CEO Sundar Pichai hậu thuẫn. Theo kế hoạch, Google sẽ bắt đầu thử nghiệm các “giá máy” cỡ nhỏ trên vệ tinh vào năm 2027. Pichai mô tả đây là một “cú phóng mặt trăng” (moonshot) đúng nghĩa, nhằm đưa hạ tầng tính toán đến gần Mặt Trời hơn để khai thác năng lượng hiệu quả hơn. Google cho biết họ đã tiến hành các thử nghiệm chiếu xạ chip AI trong phòng thí nghiệm, mô phỏng điều kiện hoạt động liên tục trong 5–6 năm ngoài không gian, với kết quả bước đầu khá tích cực.
Blue Origin, công ty tên lửa do Jeff Bezos sáng lập, cũng đang nghiên cứu các hệ thống truyền dữ liệu tốc độ cao trong không gian, như mạng TeraWave, được quảng bá là nền tảng cho các trung tâm dữ liệu quỹ đạo trong tương lai.
Nhiều thách thức kinh tế-kỹ thuật
Bất chấp nhiều kỳ vọng và lạc quan, CEO Amazon Web Services Matt Garman thẳng thắn gọi ý tưởng trung tâm dữ liệu trong không gian là “không khả thi về mặt kinh tế” trong tương lai gần. Theo ông, chi phí đưa tải trọng lên quỹ đạo hiện vẫn quá cao, trong khi năng lực tên lửa chưa đủ để hỗ trợ hạ tầng quy mô lớn.
Ngay cả với SpaceX, công ty đã giảm mạnh chi phí phóng so với một thập kỷ trước, việc đưa hàng nghìn tấn phần cứng lên không gian vẫn là bài toán cực kỳ tốn kém. Ngoài chi phí phóng, còn có chi phí thiết kế phần cứng chuyên dụng, bảo trì, thay thế và xử lý rủi ro. Trong khi đó, các giải pháp năng lượng tái tạo trên mặt đất – từ điện mặt trời, gió đến hạt nhân – vẫn đang tiếp tục mở rộng.
Bên cạnh đó, các thách thức kỹ thuật cũng chưa thật sự có lời giải trong thực tế.
Một trong những hiểu lầm phổ biến là không gian lạnh sẽ giúp việc làm mát trung tâm dữ liệu trở nên dễ dàng. Trên thực tế, đây lại là một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất. Không gian là môi trường chân không, nghĩa là không có không khí để đối lưu và mang nhiệt đi. Trên Trái Đất, các trung tâm dữ liệu có thể sử dụng không khí, nước hoặc chất lỏng để hấp thụ và tản nhiệt. Trong không gian, lựa chọn gần như duy nhất là tản nhiệt bằng bức xạ.
Giáo sư Josep Jornet, Đại học Northeastern, ví von trung tâm dữ liệu trong không gian như “một chiếc bình thủy khổng lồ”. Nhiệt sinh ra từ chip bị giữ lại, và nếu không có bề mặt tản nhiệt đủ lớn, phần cứng có thể quá nhiệt rất nhanh, dù môi trường xung quanh có nhiệt độ cực thấp. Các tấm tản nhiệt bức xạ cần diện tích lớn, mỏng và nhẹ, nhưng cũng phải đủ bền để chịu được rung động khi phóng và tác động của vi thiên thạch.
Theo Jornet, việc thiết kế hệ thống tản nhiệt cho trung tâm dữ liệu quỹ đạo ở quy mô lớn là thách thức chưa từng có tiền lệ. Ngay cả Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) cũng cần những cánh tản nhiệt khổng lồ chỉ để xử lý nhiệt từ các hệ thống sinh hoạt và thí nghiệm, vốn nhỏ hơn rất nhiều so với một trung tâm dữ liệu AI hiện đại.
Ngoài nhiệt, bức xạ vũ trụ là mối đe dọa thường trực đối với phần cứng điện tử. Các hạt năng lượng cao có thể gây lỗi bit, làm suy giảm vật liệu bán dẫn và rút ngắn tuổi thọ chip. Dù các nhà sản xuất có thể thiết kế phần cứng “chịu bức xạ”, chi phí sẽ tăng lên đáng kể, và hiệu năng có thể bị đánh đổi.
Rác vũ trụ là một rủi ro khác. Việc triển khai hàng trăm nghìn, thậm chí hàng triệu vệ tinh mang theo phần cứng tính toán sẽ làm gia tăng đáng kể mật độ vật thể trên quỹ đạo. Một va chạm nhỏ cũng có thể tạo ra hàng nghìn mảnh vỡ, gây ra hiệu ứng dây chuyền nguy hiểm cho toàn bộ hạ tầng không gian. Ngay cả khi không xảy ra va chạm, các mảnh rác siêu nhỏ di chuyển với tốc độ hàng chục nghìn km/giờ vẫn có thể gây hư hại nghiêm trọng.
Canh bạc dài hạn của kỷ nguyên AI
Tuy vậy, lịch sử công nghệ cho thấy nhiều ý tưởng từng bị xem là phi kinh tế đã trở nên khả thi khi công nghệ và quy mô thay đổi. Phillip Metzger, từng là nhà khoa học NASA và hiện là giáo sư tại Đại học Florida, cho rằng sự hoài nghi hiện nay có thể chưa tính đến tốc độ tăng trưởng theo hàm mũ của AI. Nếu nhu cầu tính toán và điện năng tiếp tục tăng với tốc độ hiện tại, những giải pháp từng bị xem là “đắt đỏ” có thể trở nên hợp lý trong vòng một hoặc hai thập kỷ.
Theo Metzger, các trung tâm dữ liệu quỹ đạo trong giai đoạn đầu nhiều khả năng sẽ có quy mô nhỏ, phục vụ các nhiệm vụ đặc thù như xử lý dữ liệu vệ tinh, nghiên cứu khoa học hoặc các ứng dụng quân sự, trước khi mở rộng sang AI thương mại quy mô lớn. Việc sử dụng robot để lắp ráp và bảo trì trên quỹ đạo cũng có thể giúp giảm chi phí dài hạn.
Giữa viễn tưởng và hiện thực
Ở thời điểm hiện tại, trung tâm dữ liệu AI trong không gian vẫn nằm đâu đó giữa tham vọng và hiện thực. Các thách thức kỹ thuật, kinh tế và môi trường là rất lớn, nhưng sức ép từ AI cũng chưa từng mạnh mẽ đến vậy. Đối với Elon Musk và một số lãnh đạo Big Tech, không gian không chỉ là lựa chọn, mà có thể là lối thoát duy nhất để AI tiếp tục mở rộng mà không va vào trần năng lượng của Trái Đất.
Như Armand Musey của Summit Ridge Group nhận xét, đây phần nào là một canh bạc đặt vào niềm tin rằng công nghệ sẽ tiếp tục tiến nhanh hơn các giới hạn hiện tại. Thành công hay thất bại của trung tâm dữ liệu AI trong không gian sẽ không chỉ định hình tương lai của AI, mà còn đặt ra câu hỏi lớn hơn: con người sẵn sàng đi xa đến đâu – theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng – để nuôi dưỡng trí tuệ nhân tạo của chính mình.
Một tên lửa của SpaceX đưa 20 vệ tinh Starlink lên không gian để lại vệt sáng trên bầu trời California khi phóng. Ảnh: Reuters
Hình minh họa khái niệm các trung tâm dữ liệu đặt trên quỹ đạo Trái Đất, nơi các vệ tinh tích hợp chip AI và tấm pin mặt trời kết nối với mạng dữ liệu toàn cầu, được kỳ vọng giúp giảm áp lực năng lượng và hạ tầng cho các trung tâm dữ liệu trên mặt đất. Ảnh: Space Daily
