Khi Trái Đất không còn đủ điện cho AI
Sự kiện trên đánh dấu bước đi cụ thể đầu tiên của một “gã khổng lồ” công nghệ trong cuộc đua mới đang hình thành: Xây dựng hạ tầng tính toán AI ngoài không gian. Không còn là ý tưởng khoa học viễn tưởng, các trung tâm dữ liệu quỹ đạo đang được các công ty lớn và startup theo đuổi như một giải pháp tiềm năng cho “cơn khát” điện năng ngày càng nghiêm trọng của ngành AI trên Trái Đất.
Theo The New York Times, những năm gần đây, nhu cầu cung cấp điện cho các trung tâm dữ liệu AI tăng mạnh. Theo ước tính của các tổ chức quốc tế, đến năm 2030, khối lượng công việc AI toàn cầu có thể đòi hỏi hàng trăm gigawatt công suất tính toán, vượt xa khả năng cung cấp của lưới điện hiện tại ở nhiều khu vực. Việc xây dựng nhà máy điện mới mất nhiều năm, trong khi cộng đồng địa phương ngày càng phản đối các trung tâm dữ liệu vì tiêu thụ nước, chiếm đất và ảnh hưởng môi trường.
Không gian mang lại một lợi thế lý thuyết hấp dẫn, trong đó năng lượng mặt trời gần như liên tục ở một số quỹ đạo, với hiệu suất có thể cao gấp tám lần so với trên mặt đất. Không có giới hạn về diện tích, không phải cạnh tranh với nhu cầu dân sinh và về nguyên tắc có thể mở rộng quy mô gần như vô hạn. Doanh nhân Elon Musk từng tuyên bố, hạ tầng tính toán AI trong không gian cuối cùng sẽ chiếm gần 100% hiệu suất. Tỷ phú Jeff Bezos (nhà sáng lập Tập đoàn Amazon) và các lãnh đạo công nghệ khác cũng bày tỏ sự ủng hộ tương tự đối với các kế hoạch phát triển AI trong vũ trụ.
Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu toàn cầu năm 2024 đạt khoảng 415-460 TWh, tương đương 1,5% tổng điện năng thế giới. Năm 2025, mức cầu này đã tăng 17%, vượt xa mức tăng 3% của tổng tiêu thụ điện toàn cầu. IEA dự báo đến năm 2030, con số tiêu thụ điện sẽ tăng gần gấp đôi lên khoảng 945 TWh, trong đó điện năng dành riêng cho các trung tâm dữ liệu tập trung vào AI có thể tăng gấp ba lần. Mỹ và Trung Quốc chiếm gần 80% mức tăng trưởng này.
Các tổ chức nghiên cứu khác cũng đưa ra con số đáng chú ý. Công ty nghiên cứu và tư vấn công nghệ Gartner (Mỹ) dự báo tiêu thụ điện của trung tâm dữ liệu toàn cầu năm 2026 sẽ đạt 565 TWh, tăng 26% so năm 2025. Hãng nghiên cứu thị trường và tư vấn toàn cầu TrendForce ước tính công suất điện nhu cầu của trung tâm dữ liệu toàn cầu năm 2026 lên tới 161 GW, tăng 31% so năm trước, với máy chủ AI chiếm 33,4%. Việc kết nối lưới điện ngày càng chậm trễ khiến nhiều dự án phải chuyển sang giải pháp tự cung cấp điện thụ động, phản ánh rõ ràng rằng, nguồn điện đang trở thành nút thắt chính của cuộc đua AI.
Tập đoàn Google với Dự án Suncatcher là bên tiến hành thử nghiệm công khai nhất, tính đến đầu tháng 10/2026. Vệ tinh nguyên mẫu (MVP) do Planet Labs chế tạo chỉ mang khoảng 1 kW điện mặt trời, đủ để chạy các truy vấn đơn giản của mô hình AI như Gemini hoặc Gemma trong khoảng 15 phút trước khi phải tắt để làm mát. Google dự kiến phóng thêm hai vệ tinh vào năm 2027 và hình dung các cụm khoảng 81 vệ tinh bay thành đội hình chặt chẽ, truyền dữ liệu cho nhau bằng liên kết laser.
Starcloud (trước đây là Lumen Orbit, công ty khởi nghiệp công nghệ Mỹ chuyên phát triển các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo) đã đi trước một bước khi phóng vệ tinh mang chip Nvidia H100 vào tháng 11/2025 và thành công huấn luyện mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) ngay trên quỹ đạo. Công ty đang lên kế hoạch chòm vệ tinh lên tới 88.000 chiếc và mới đây ký thỏa thuận với Firefly Aerospace (có trụ sở tại Texas) để thử nghiệm phần cứng AI trên quỹ đạo Mặt Trăng vào khoảng năm 2028.
Tập đoàn hàng không vũ trụ SpaceX của tỷ phú Mỹ Elon Musk đã nộp đơn lên Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) xin phép triển khai tới 1 triệu vệ tinh trung tâm dữ liệu, với mục tiêu bắt đầu chương trình này từ năm 2028. Công ty cũng hợp tác với Nvidia để phát triển hệ thống vệ tinh Starmind. Công ty dịch vụ hàng không vũ trụ và phóng không gian Blue Origin của Jeff Bezos đề xuất triển khai Dự án Sunrise với tối đa 51.600 vệ tinh. Ngoài ra còn có Axiom Space, Lonestar Data Holdings (đã thử nghiệm lưu trữ dữ liệu trên Mặt Trăng) và một số startup Ấn Độ đang theo đuổi các dự án tương tự.
Lợi ích tiềm năng và tham vọng dài hạn
Giới chuyên gia quốc tế nhận định, nếu các dự án nói trên triển khai thành công, hạ tầng AI ngoài không gian có thể giải phóng Trái Đất khỏi một phần gánh nặng năng lượng và môi trường. Năng lượng mặt trời dồi dào, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết hay chu kỳ ngày - đêm ở một số quỹ đạo và khả năng mở rộng quy mô không bị ràng buộc bởi đất đai hay chính sách địa phương là những điểm hấp dẫn nhất ngoài không gian.
Các chuyên gia tại công ty phân tích thị trường và tư vấn chiến lược độc lập toàn cầu Futurum Research cho rằng, đến giữa thập niên 2030, khi chi phí phóng vệ tinh giảm đáng kể (có thể xuống 200 USD/kg), chi phí vận hành điện năng quỹ đạo có thể cạnh tranh hơn với mặt đất. Một số khối lượng công việc đặc thù như xử lý dữ liệu từ chính các vệ tinh, ứng dụng chủ quyền quốc gia, hoặc các tác vụ đòi hỏi độ trễ thấp với hệ thống không gian, có thể phù hợp hơn với môi trường quỹ đạo.
Tuy nhiên, con đường phía trước đối diện không ít thách thức, chông gai. Thách thức lớn nhất là vấn đề quản lý nhiệt. Trong môi trường chân không, không có đối lưu, mọi nhiệt lượng sinh ra từ chip phải được tản ra qua bức xạ. Các hệ thống làm mát truyền thống trên Trái Đất gần như vô dụng. Vệ tinh của Google chỉ có thể chạy chip trong 15 phút trước khi nghỉ để làm mát. Việc tản nhiệt cho một trung tâm dữ liệu quy mô lớn sẽ đòi hỏi diện tích tấm tản nhiệt khổng lồ.
Bên cạnh đó, bức xạ vũ trụ có thể làm hỏng chip hoặc gây các lỗi vặt. Việc phóng hàng trăm nghìn, thậm chí hàng triệu vệ tinh sẽ làm tăng nguy cơ va chạm và tạo thêm rác vũ trụ. Băng thông truyền dữ liệu xuống mặt đất cũng là nút thắt khi chi phí hiện tại cao gấp 2,5-3 lần so với trung tâm dữ liệu mặt đất. Việc bảo trì và nâng cấp phần cứng trong không gian gần như bất khả thi với công nghệ hiện tại.
Giáo sư Kerri Cahoy từ Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) lưu ý rằng, chỉ riêng việc đưa đủ các tấm pin mặt trời lên quỹ đạo để cung cấp điện năng đã là một thách thức. Nhiều chuyên gia khác cảnh báo về rủi ro “tẩy xanh” (greenwashing), tức là dùng ý tưởng không gian để tránh các vấn đề môi trường trên Trái Đất sẽ không giải quyết được gốc rễ vấn đề.
Hầu hết các nhà phân tích đồng thuận rằng, hạ tầng AI ngoài không gian chưa thể thay thế hoàn toàn trung tâm dữ liệu trên mặt đất trong thập niên tới, mà chỉ đóng vai trò bổ sung cho một số ứng dụng đặc thù. Tính khả thi kỹ thuật có thể đạt được trong 5-10 năm tới, nhưng hiệu quả kinh tế vẫn phụ thuộc rất lớn vào việc giảm chi phí phóng vệ tinh, tiến bộ trong công nghệ tản nhiệt cũng như liên kết quang học.
Chuyên gia Bruce McClintock từ Tập đoàn RAND có trụ sở tại Mỹ nhấn mạnh, thử nghiệm của Google mới chỉ là bước đầu để xem phần cứng có thể sống sót trong môi trường ngoài không gian hay không, chưa phải trung tâm dữ liệu thật sự. Trong khi đó, lãnh đạo một số tập đoàn công nghệ lớn và các startup như Starcloud vẫn giữ quan điểm lạc quan, cho rằng không gian là “tương lai duy nhất” để mở rộng quy mô AI.
Cuộc đua xây dựng hạ tầng AI ngoài không gian phản ánh cả tham vọng công nghệ lẫn áp lực thực tế từ cuộc khủng hoảng năng lượng trên Trái Đất. Dù còn nhiều ẩn số về kỹ thuật, chi phí và quản trị, song việc Google, SpaceX, Starcloud và một số công ty đã đưa phần cứng AI lên quỹ đạo cho thấy ý tưởng này đã bước từ bàn giấy sang thực tiễn. Tiến bộ đạt được trong những năm tới sẽ quyết định liệu không gian có thật sự trở thành “nhà máy điện và máy tính” mới của kỷ nguyên AI hay chỉ là một thí nghiệm tốn kém.
BẠCH DƯƠNG (Biên dịch)