Google dự kiến phóng một vệ tinh mang chip xử lý trí tuệ nhân tạo do hãng tự phát triển lên quỹ đạo thấp vào ngày 1/10. Đây là phép thử trên quỹ đạo đầu tiên của công ty nhằm đánh giá khả năng vận hành phần cứng AI trong môi trường không gian, đồng thời mở màn cho Project Suncatcher - dự án hướng tới mục tiêu dài hạn là xây dựng hạ tầng tính toán AI ngoài không gian.

Theo thông tin do Google công bố ngày 24/9 theo giờ địa phương cùng các nguồn tin quốc tế, vệ tinh này sẽ được đưa lên quỹ đạo bằng tên lửa Falcon 9 của SpaceX trong sứ mệnh Transporter-18. Vệ tinh này do Google phát triển cùng Planet và được tích hợp 4 bộ xử lý Tensor Processing Unit (TPU) của hãng. Theo Google, tổng năng lực tính toán của 4 TPU này tương đương một máy chủ trong trung tâm dữ liệu.

Vệ tinh sử dụng khoảng 1 kW điện từ năng lượng mặt trời và sẽ xử lý các truy vấn AI đơn giản. Thời gian thử nghiệm dự kiến kéo dài khoảng một năm, trong khi vệ tinh có thể hoạt động trên quỹ đạo tối đa 6 năm trước khi tái nhập khí quyển.

Trọng tâm của sứ mệnh là xác nhận liệu TPU có thể chịu được môi trường không gian hay không. Trong quá trình phóng lên quỹ đạo thấp, vệ tinh có thể phải chịu gia tốc tối đa 10G, còn từng linh kiện có thể phải chịu tải ở mức 50-100G. Google cho biết hãng đã thử rung vệ tinh theo ba trục để mô phỏng chấn động khi phóng và phần cứng đã vượt qua bài kiểm tra này.

Bức xạ là một hạng mục thử nghiệm quan trọng khác. Google đã mô phỏng môi trường bức xạ vũ trụ bằng cách chiếu chùm proton lên TPU tại Crocker Nuclear Laboratory thuộc Đại học California, Davis. Bức xạ có thể gây ra lỗi “bit flip” (lật bit), làm đảo giá trị 0 và 1 trong dữ liệu bán dẫn. Google cho biết trong các thử nghiệm ban đầu, TPU Trillium chịu được tổng liều bức xạ cao hơn mức dự kiến của một sứ mệnh kéo dài 5 năm. Tuy nhiên, khả năng vận hành dài hạn trong không gian vẫn sẽ tiếp tục được kiểm chứng qua lần thử nghiệm trên quỹ đạo này.

Bài toán làm mát cũng là thách thức lớn. Do môi trường không gian là chân không, việc tản nhiệt bằng luồng không khí như tại các trung tâm dữ liệu trên mặt đất gần như không khả thi. Google đang phát triển hệ thống làm mát kết hợp ống dẫn nhiệt và tấm tản nhiệt, đồng thời dự kiến kiểm tra hiệu quả của giải pháp này trong điều kiện thực tế. Ở giai đoạn hiện tại, TPU trên vệ tinh mới chỉ có thể vận hành khoảng 15 phút trước khi phải dừng để làm mát. Vì vậy, sứ mệnh lần này chưa nhằm vận hành một trung tâm dữ liệu AI quy mô lớn, mà chủ yếu tập trung thử nghiệm các điều kiện kỹ thuật cần thiết để đưa phần cứng tính toán AI ra ngoài không gian.

Project Suncatcher lần đầu được công bố vào tháng 11 năm ngoái. Google đang nghiên cứu phương án đưa TPU lên các vệ tinh sử dụng năng lượng mặt trời, sau đó kết nối nhiều vệ tinh với nhau để hình thành hạ tầng phục vụ các tác vụ máy học trong không gian. Theo Google, các vệ tinh ở quỹ đạo thấp gần như liên tục nhận được ánh nắng mặt trời, và ở một số quỹ đạo, sản lượng điện thu được có thể cao gấp tối đa 8 lần so với các tấm pin mặt trời trên mặt đất.

Bên cạnh đó, Google cũng phát triển công nghệ liên lạc giữa các vệ tinh. Để nhiều vệ tinh có thể tạo thành một cụm cùng xử lý tác vụ AI, hệ thống cần đường truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các vệ tinh. Công ty hiện nghiên cứu công nghệ truyền thông quang không gian tự do dựa trên laser và dự kiến phóng thêm hai vệ tinh vào năm 2027 để thử nghiệm công nghệ này.

Cuộc đua xây dựng trung tâm dữ liệu AI ngoài không gian hiện cũng đang nóng lên. Hồi tháng 2, SpaceX công bố tích hợp với công ty AI xAI, đồng thời đưa ra ý tưởng phát triển hạ tầng AI ngoài không gian. Công ty này được cho là đã nộp lên Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) kế hoạch triển khai tối đa 1 triệu vệ tinh phục vụ tính toán AI. Blue Origin cũng được cho là đã nộp lên FCC vào tháng 3 kế hoạch Project Sunrise, với mục tiêu triển khai khoảng 52.000 vệ tinh có khả năng tính toán AI.

Khái niệm trung tâm dữ liệu ngoài không gian thu hút sự chú ý khi nhu cầu điện cho tính toán AI tăng mạnh. Theo một nghiên cứu của Google công bố năm 2025, nếu chi phí phóng tiếp tục giảm vào giữa thập niên 2030 và xuống dưới 200 USD mỗi kg, chi phí phóng và vận hành trung tâm dữ liệu ngoài không gian có thể tiến gần mức chi phí điện của các trung tâm dữ liệu trên mặt đất. Dù vậy, những rào cản kỹ thuật như quản lý nhiệt, truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các vệ tinh và độ tin cậy của hệ thống trên quỹ đạo vẫn là thách thức lớn.

Đợt phóng vệ tinh lần này được xem là bước đi đầu tiên để kiểm chứng tính khả thi của Project Suncatcher. Google cho biết hãng sẽ đánh giá độ bền của TPU, tác động của bức xạ và hiệu quả làm mát trong điều kiện không gian, trước khi phản ánh kết quả vào thiết kế hạ tầng tính toán AI dựa trên vệ tinh ở giai đoạn tiếp theo.