MIT Technology Review ngày 3/4 cho biết tham vọng triển khai trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, dù đang thu hút sự quan tâm của nhiều công ty công nghệ, vẫn vấp phải 4 rào cản lớn gồm làm mát, bức xạ, rác vũ trụ và chi phí phóng, lắp ráp ngoài không gian.

Trước đó, SpaceX đã nộp hồ sơ liên quan lên Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ (FCC) vào tháng 1, với mục tiêu mở rộng năng lực tính toán cho AI mà không phụ thuộc vào lưới điện và nguồn nước làm mát trên mặt đất.

Xu hướng này không chỉ xuất hiện tại SpaceX. Năm ngoái, Jeff Bezos từng nhận định hoạt động điện toán quy mô lớn cuối cùng sẽ được chuyển lên không gian. Google cũng đang thúc đẩy kế hoạch phóng chòm vệ tinh thử nghiệm gồm 80 vệ tinh, sớm nhất vào năm tới. Trong khi đó, startup Starcloud tại bang Washington hồi tháng 11 năm ngoái đã phóng một vệ tinh mang theo GPU Nvidia H100.

Thách thức đầu tiên là làm mát. Trung tâm dữ liệu hoạt động trên quỹ đạo phải thường xuyên chịu bức xạ Mặt Trời, khiến nhiệt độ thiết bị có thể duy trì ở mức trên 80 độ C. Trong môi trường không gian, nơi không có đối lưu của không khí hay nước, nhiệt chỉ có thể thoát ra ngoài bằng bức xạ, đồng nghĩa hệ thống phải cần tới các bề mặt tản nhiệt rất lớn.

Trong nghiên cứu tiền khả thi công bố năm 2024, Thales Alenia Space đánh giá châu Âu có thể đưa trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo cấp gigawatt vào vận hành trước năm 2050.

Bức xạ là thách thức lớn tiếp theo. Bức xạ ngoài không gian có thể gây lỗi lật bit (bit-flip), làm suy giảm hiệu năng và thậm chí gây hư hỏng vĩnh viễn cho thiết bị. Hiện nay, các linh kiện điện tử chống bức xạ dùng trong không gian vẫn có giá cao nhưng hiệu năng lại thấp.

Nvidia đã công bố phần cứng tính toán AI cho trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo vào giữa tháng 3. Tuy nhiên, bộ nhớ và thiết bị lưu trữ cũng là những bộ phận dễ bị bức xạ tác động. Khi xảy ra lỗi, hệ thống phải có cơ chế thay thế và tái cấu hình. Ngoài ra, giới chuyên môn vẫn lo ngại thời tiết không gian cường độ mạnh có thể khiến thiết bị điện tử trên vệ tinh đồng loạt ngừng hoạt động.

Tình trạng quá tải trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp cũng là một trở ngại lớn. LuneXus Space ước tính tổng sức chứa của toàn bộ khu vực quỹ đạo này vào khoảng 240.000 vệ tinh. Các nhà thiên văn học phản đối xu hướng triển khai ồ ạt, cho rằng nếu chu kỳ thay thế quy mô lớn 5 năm trở thành hiện thực, lượng mảnh vỡ phát sinh khi tái nhập khí quyển có thể tăng từ 3-4 mảnh mỗi ngày lên 1 mảnh mỗi 3 phút.

Bài toán hiệu quả kinh tế hiện vẫn chưa có lời giải rõ ràng. Một trung tâm dữ liệu quy mô lớn không thể được đưa lên quỹ đạo chỉ bằng một lần phóng, mà buộc phải lắp ráp ngoài không gian. Trong khi đó, hệ thống robot đủ trình độ để đảm nhiệm công việc này hiện vẫn chưa sẵn sàng.

Theo MIT Technology Review, trong ngắn hạn, kịch bản khả thi hơn là triển khai các máy chủ cỡ nhỏ để xử lý ngay trên quỹ đạo dữ liệu hình ảnh thu từ các vệ tinh quan sát Trái Đất.