Các trung tâm dữ liệu đang nổi lên như một điểm nóng môi trường mới đối với ngành công nghệ. Mối quan ngại của công chúng ngày càng tăng về nhu cầu năng lượng và nước khổng lồ của chúng. Vậy phản ứng của ngành công nghệ trước vấn đề này là gì? Đưa các trung tâm dữ liệu lên vũ trụ.

Travis Beals, Giám đốc cấp cao về Mô hình Trí tuệ của Google, cho rằng không gian là một nơi tuyệt vời để đặt các trung tâm dữ liệu vì nó giải quyết được một trong những vấn đề lớn nhất khi đặt các trung tâm dữ liệu trên Trái đất: nguồn điện.

“Mặt trời là nguồn năng lượng tối thượng trong hệ mặt trời của chúng ta, phát ra nhiều năng lượng hơn 100 nghìn tỷ lần tổng lượng điện năng mà toàn nhân loại sản xuất,” ông giải thích trong một bài đăng trên blog của công ty. “Ở quỹ đạo phù hợp, một tấm pin mặt trời có thể hoạt động hiệu quả hơn gấp tám lần so với trên Trái đất, và sản xuất điện gần như liên tục, giảm nhu cầu sử dụng pin.”

“Trong tương lai, không gian có thể là nơi tốt nhất để mở rộng quy mô điện toán AI,” ông khẳng định. “Xét từ đó, dự án nghiên cứu đột phá mới của chúng tôi, Dự án Suncatcher, hình dung ra các chòm sao vệ tinh nhỏ gọn chạy bằng năng lượng mặt trời, mang theo các bộ xử lý Tensor (TPU) của Google và được kết nối bằng các liên kết quang học trong không gian tự do. Cách tiếp cận này sẽ có tiềm năng mở rộng quy mô rất lớn và cũng giảm thiểu tác động đến tài nguyên trên mặt đất.”

SpaceX cũng ủng hộ ý tưởng về các trung tâm dữ liệu trong không gian. Tháng trước, công ty này đã đệ trình lên Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) yêu cầu phóng một chòm sao gồm tối đa một triệu vệ tinh năng lượng mặt trời mà họ cho rằng sẽ đóng vai trò là các trung tâm dữ liệu cho trí tuệ nhân tạo.

Hồ sơ này khẳng định rằng kế hoạch vệ tinh của họ là “cách hiệu quả nhất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về sức mạnh tính toán AI ” và coi chúng là “bước đầu tiên hướng tới việc trở thành một nền văn minh cấp độ Kardashev II — một nền văn minh có thể khai thác toàn bộ sức mạnh của Mặt Trời” đồng thời “đảm bảo tương lai đa hành tinh của nhân loại giữa các vì sao”.

Thang đo Kardashev là một khung phân loại được nhà thiên văn học Liên Xô Nikolai Kardashev đề xuất vào năm 1964 để phân loại các nền văn minh dựa trên mức tiêu thụ năng lượng của chúng. Một nền văn minh cấp I sử dụng toàn bộ năng lượng trên hành tinh quê hương; một nền văn minh cấp II sử dụng toàn bộ năng lượng phát ra từ ngôi sao của nó; và một nền văn minh cấp III sử dụng toàn bộ năng lượng của thiên hà của nó.

Sức mạnh vô hạn

Các nhà phân tích ngành cho rằng lập luận về năng lượng đang thúc đẩy phần lớn động lực ban đầu đằng sau các đề xuất về trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo.

“Không gian vũ trụ về cơ bản cung cấp khả năng tiếp cận năng lượng không giới hạn với chi phí cận biên gần bằng không,” Gordon Bell, chuyên gia về chiến lược và thực thi tại EY-Parthenon ở Boston, chi nhánh tư vấn chiến lược toàn cầu của Ernst & Young, khẳng định.

“Không gian vũ trụ mang đến giải pháp tiềm năng cho nút thắt cổ chai lớn nhất và dai dẳng nhất hiện đang đối mặt với ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu,” Bell nói với TechNewsWorld. “Ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu đang bị ảnh hưởng nặng nề bởi những hạn chế về điện năng mà sẽ không được giải quyết trong thời gian ngắn.”

Ông giải thích rằng việc xây dựng các tài sản phát điện và truyền tải mới là những dự án kéo dài nhiều năm vì nhiều lý do, bao gồm sự không phù hợp về động cơ giữa các công ty điện lực và ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu, chuỗi cung ứng, các hạn chế về quy định và lao động, chủ nghĩa "không muốn điều đó xảy ra ở khu vực của mình" (NIMBYism), và nhiều yếu tố khác.

Ông cũng cho biết thêm, việc cung cấp năng lượng để hỗ trợ hoạt động của thiết bị CNTT và thiết bị làm mát trong trung tâm dữ liệu cũng là khoản chi phí vận hành lớn nhất.

Ông lưu ý: “Hầu hết các trung tâm dữ liệu đặt trong không gian được hình dung sẽ được đặt trên quỹ đạo đồng bộ với mặt trời, hướng về phía mặt trời 24/7. Điều này sẽ cho phép tạo ra năng lượng mặt trời với hiệu suất rất cao, cũng như giảm nhu cầu về thiết bị làm mát hoặc dự phòng.”

“Hầu hết các thiết bị làm mát truyền thống sẽ được loại bỏ, vì không gian rất lạnh và nhiệt sẽ được thải ra ngoài không gian thông qua các bộ tản nhiệt,” ông tiếp tục. “Các thiết bị dự phòng cũng có thể được loại bỏ, vì nguồn phát điện – mặt trời – sẽ luôn chiếu sáng và tạo ra năng lượng.”

Lời hứa về quỹ đạo so với những rủi ro thực tế

Ellis Scherer, nhà phân tích chính sách về băng thông rộng, phổ tần và không gian tại Tổ chức Công nghệ Thông tin & Đổi mới (Information Technology & Innovation Foundation) , một tổ chức nghiên cứu và hoạch định chính sách công ở Washington, DC, đồng ý rằng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo có thể giải quyết một số lo ngại về môi trường và lưới điện khi xây dựng thêm các trung tâm dữ liệu trên Trái đất.

“Các trung tâm dữ liệu trong không gian có thể tiếp cận năng lượng mặt trời 24/7 ở một số quỹ đạo 'đồng bộ với mặt trời', cung cấp cho chúng toàn bộ năng lượng cần thiết để hoạt động mà không gây áp lực quá lớn lên lưới điện trên Trái đất,” Scherer nói với TechNewsWorld. “Điều này sẽ giúp giảm bớt lo ngại về việc người tiêu dùng phải gánh chịu chi phí sử dụng năng lượng cao hơn.”

Ông nói thêm: “Ngoài ra, nguy cơ thiếu không gian lưu trữ cũng thấp hơn, không có các yêu cầu cấp phép phức tạp và không có sự phản đối từ cộng đồng đối với các trung tâm dữ liệu mới được xây dựng ngay trong khu dân cư của người dân.”

Tuy nhiên, ông chỉ ra rằng việc xây dựng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo gặp nhiều thách thức, đặc biệt là ở quy mô mà SpaceX đề xuất trong hồ sơ gửi lên FCC.

Ông nhận định rằng một trung tâm dữ liệu với hàng triệu vệ tinh có thể làm tăng đáng kể nguy cơ va chạm với các vật thể khác.

“Một chòm sao gồm một triệu vệ tinh lớn hơn nhiều so với bất cứ thứ gì hiện có,” ông nói. “Vào tháng 12 năm 2025, Trung Quốc đã gây chú ý khi đề xuất hai chòm sao mới, tổng cộng 200.000 vệ tinh, đây là đề xuất chòm sao lớn nhất trong lịch sử ITU [Liên minh Viễn thông Quốc tế].”

“Không gian là một môi trường khắc nghiệt và khó lường, và nếu có sự cố xảy ra với trung tâm dữ liệu, việc sửa chữa sẽ gần như bất khả thi một khi nó đã ở trên quỹ đạo,” ông tiếp tục.

“Cuối cùng,” ông nói thêm, “chi phí liên quan đến việc xây dựng và phóng các trung tâm dữ liệu vào không gian với tốc độ cần thiết để bắt kịp sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo có thể là quá cao.”

Chi phí phần cứng có thể vượt quá lợi ích về năng lượng.

Andrew Yoon, một kỹ sư phần mềm tại CivAI , một tổ chức phi lợi nhuận tập trung vào giáo dục cộng đồng về khả năng và rủi ro của trí tuệ nhân tạo, thừa nhận rằng các trung tâm dữ liệu đang gây ra tình trạng thiếu hụt nguồn cung năng lượng ngắn hạn, khiến giá năng lượng tăng cao tại những nơi các trung tâm dữ liệu hoạt động, nhưng ông khẳng định rằng năng lượng không phải là yếu tố chi phí chính của các trung tâm dữ liệu.

“Theo một số ước tính, chi phí năng lượng và đất đai chỉ chiếm khoảng 25% tổng chi phí xây dựng trung tâm dữ liệu,” Yoon nói với TechNewsWorld. “Phần cứng AI mới là yếu tố chi phí chính, và việc chuyển sang không gian chỉ làm cho phần cứng đó trở nên đắt đỏ hơn.”

“Phần cứng không thể được sửa chữa hoặc nâng cấp trên quy mô lớn trong không gian,” ông giải thích. “Việc bảo trì vệ tinh vô cùng khó khăn, đặc biệt nếu bạn có hàng trăm nghìn vệ tinh. Trong khi đó, việc bảo trì một trung tâm dữ liệu truyền thống lại cực kỳ dễ dàng.”

Ông nói thêm rằng để các trung tâm dữ liệu trong không gian khả thi, chi phí xây dựng chúng phải rẻ hơn so với trên Trái đất. “Nếu nhìn vào các phép tính hiện tại, việc thực hiện bất cứ điều gì trong không gian đều tốn kém hơn rất nhiều so với việc thực hiện trên Trái đất vì nhiều lý do khác nhau,” ông nói.

“Nếu giả định rằng chi phí đưa đồ vật vào không gian tiếp tục giảm, có lẽ đến một thời điểm nào đó trong tương lai, phương trình chi phí sẽ trở nên cạnh tranh hơn một chút,” ông tiếp tục. “Nhưng điều này đòi hỏi phải đưa ra khá nhiều giả định mà theo tôi là khá lạc quan và khó có thể trở thành hiện thực trong thời gian ngắn.”

Trong trường hợp lạc quan nhất, việc xây dựng một trung tâm dữ liệu trong không gian sẽ mất 10 năm, ông lưu ý. “Điều đó có nghĩa là bạn phải giả định rằng tình trạng thiếu hụt nguồn cung năng lượng sẽ tiếp tục tồn tại trong 10 năm tới,” ông nói. “Tôi không nghĩ đó là một kịch bản thực tế.”

Nhu cầu xử lý dữ liệu trong không gian

Mặc dù hoài nghi về các trung tâm dữ liệu kiểu Trái đất nổi trên không gian, Jim Dunstan, cố vấn pháp lý của TechFreedom , một nhóm vận động công nghệ ở Washington, DC, lập luận rằng việc xử lý dữ liệu trong không gian là vô cùng cần thiết.

“Khoảng 85% dữ liệu được thu thập bởi các vệ tinh viễn thám Trái đất đều bị loại bỏ và không bao giờ được tải xuống,” ông nói với TechNewsWorld. “Chúng không có đủ băng thông để tải xuống, cũng như không có đủ sức mạnh xử lý trên tàu để sử dụng trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác để phân loại dữ liệu và xác định dữ liệu nào đáng giữ lại.”

“Cuối cùng thì họ lại khoanh vùng dữ liệu theo địa lý và nói, được rồi, hãy đổ hết mọi thứ từ ngoài đại dương xuống vì đó chỉ là đại dương thôi, mặc dù có thể có một số thứ thực sự thú vị ở trong đó,” ông giải thích.

“Vì vậy, việc có các trung tâm dữ liệu để khai thác và xử lý tất cả dữ liệu viễn thám này, vốn đang bị thải ra môi trường ảo vì không được truyền tải xuống, là điều hoàn toàn hợp lý”, ông nói thêm.

Alvin Nguyen, một nhà phân tích cấp cao về dịch vụ thuê ngoài cơ sở hạ tầng, dịch vụ trung tâm dữ liệu và nghiên cứu chất bán dẫn tại Forrester Research , một công ty nghiên cứu thị trường đa quốc gia có trụ sở tại Cambridge, Massachusetts, cũng đồng ý với nhận định này.

“Trong tương lai, sẽ cần đến khả năng tính toán trong không gian để hỗ trợ việc thăm dò, khai thác và các mục đích khác,” ông nói với TechNewsWorld. “Việc có các trung tâm tính toán gần dữ liệu có nguồn gốc từ không gian sẽ mang lại những lợi thế thực sự, đặc biệt là trong việc giảm độ trễ khi xử lý dữ liệu trên Trái đất và sử dụng băng thông hiệu quả hơn trong các mạng lưới không gian.”

Cảnh quan lai

Các dự báo ban đầu cho thấy điện toán quỹ đạo sẽ phát triển dần dần chứ không phải thay thế hoàn toàn các trung tâm dữ liệu trên mặt đất chỉ sau một đêm.

Mark N. Vena, chủ tịch kiêm nhà phân tích chính tại SmartTech Research , một công ty tư vấn công nghệ ở Las Vegas, dự đoán rằng mô hình trung tâm dữ liệu trong không gian ban đầu sẽ là mô hình lai.

“Những ứng dụng đột phá đầu tiên sẽ là các tác vụ trên quỹ đạo như xử lý dữ liệu vệ tinh và truyền tải mạng không gian, trong khi điện toán đám mây đa năng chủ yếu vẫn nằm trên mặt đất cho đến khi chi phí và việc quản lý rác thải được cải thiện,” ông nói với TechNewsWorld.

Vena nói thêm rằng các nguyên mẫu nhỏ sẽ xuất hiện trước, chứ không phải một bản sao siêu quy mô hoàn chỉnh trên bầu trời. Ông nói: “Google đã thảo luận về công việc chế tạo nguyên mẫu vào khoảng năm 2027, và điều đó phù hợp với một lộ trình thực tế, trong đó điện toán quỹ đạo ban đầu sẽ xuất hiện vào cuối những năm 2020, với các cụm máy tính có ý nghĩa thương mại đầu tiên có nhiều khả năng xuất hiện vào đầu những năm 2030”.

Starcloud, một công ty khởi nghiệp về cơ sở hạ tầng không gian, đã nói với tạp chí Time rằng vào đầu những năm 2030, họ hình dung sẽ có một cấu trúc khổng lồ kích thước 4 km x 4 km (2,5 dặm x 2,5 dặm) trên quỹ đạo, bao gồm hàng trăm vệ tinh riêng lẻ được gắn vào một giàn đỡ và một mảng lớn các tấm pin mặt trời. Họ dự đoán rằng cơ sở này có thể thay thế khoảng 50 trung tâm dữ liệu trên Trái đất.

Theo nhận định của Rob Enderle, chủ tịch kiêm nhà phân tích chính tại Enderle Group , một công ty tư vấn dịch vụ ở Bend, Oregon, khi nhu cầu dữ liệu của xã hội tăng lên theo cấp số nhân, được thúc đẩy bởi trí tuệ nhân tạo, xã hội có thể muốn tìm kiếm các trung tâm dữ liệu ngoài bầu khí quyển Trái đất.

“Tôi nghĩ sẽ tốt hơn nhiều nếu đặt chúng trên mặt trăng, nếu có thể giải quyết được vấn đề độ trễ dữ liệu,” ông nói với TechNewsWorld. “Bạn sẽ có cách tản nhiệt hiệu quả hơn nhiều, và vị trí đó sẽ ít rủi ro hơn cho cả trung tâm dữ liệu lẫn Trái đất nếu trung tâm dữ liệu bị rơi hoặc vỡ.”