Một bài haiku nghe như chuyện vui, nhưng để chạy được nó, con chip phải sống sót qua thứ đã làm khổ kỹ sư vũ trụ suốt 60 năm: bức xạ, nhiệt độ và giới hạn năng lượng.

Các tấm pin mặt trời của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) trên nền đường chân trời Trái Đất, ảnh do phi hành đoàn Expedition 17 chụp tháng 8/2008. Ở quỹ đạo phù hợp, tấm pin gần như luôn có nắng, đây là lý do các hãng công nghệ nhắm tới không gian để cấp điện cho AI

Vệ tinh Suncatcher làm được gì

Google công bố Project Suncatcher vào tháng 11/2025. Ý tưởng được mô tả trong một bài báo khoa học: thay vì xây thêm trung tâm dữ liệu trên mặt đất, có thể đưa lên quỹ đạo những cụm vệ tinh mang chip TPU, chạy bằng pin mặt trời và nối với nhau bằng tia laser. Trong ví dụ minh họa, một cụm gồm 81 vệ tinh bay sát nhau trong bán kính 1 km, ở quỹ đạo đồng bộ mặt trời "bình minh - hoàng hôn", nơi tấm pin gần như không bao giờ rơi vào bóng tối. Theo Google, ở quỹ đạo phù hợp, một tấm pin có thể nhận lượng năng lượng mặt trời mỗi năm gấp tới 8 lần so với tấm pin đặt ở vĩ độ trung bình trên Trái Đất.

Ngày 1/10/2026, vệ tinh nguyên mẫu do Google làm cùng công ty Planet được phóng lên trong chuyến Transporter-18 của SpaceX, chung tên lửa Falcon 9 với hơn 100 tàu vũ trụ khác. Theo TechCrunch, vệ tinh mang 4 chip TPU và tạo ra tối đa 1 kW điện, nhưng vì giới hạn năng lượng nên mỗi lần chỉ bật được một chip, trong khoảng 20 phút. Sau khoảng ba tuần kiểm tra các hệ thống, nhóm kỹ sư gửi lên câu lệnh đầu tiên: viết một bài haiku về việc ở trong không gian. Tiếp đó là vài bài thơ vui chủ đề vũ trụ và các câu lệnh yêu cầu báo cáo tình trạng thiết bị.

Bài thơ chỉ là phép thử. Việc chính trong những tuần tới là đo xem TPU chịu nhiệt và bức xạ ngoài quỹ đạo ra sao. Nếu ổn, Google sẽ phóng cặp vệ tinh tiếp theo vào năm 2027, có công suất lớn hơn và thử liên kết quang học giữa hai vệ tinh.

Năm 1966: máy tính đầu tiên dùng mạch tích hợp lên vũ trụ

Để thấy một con chip AI cỡ trung tâm dữ liệu lên quỹ đạo là chuyện lớn đến mức nào, hãy quay lại thập niên 1960. Máy tính dẫn đường Apollo (AGC) do Phòng thí nghiệm Thiết bị đo của MIT thiết kế, Raytheon sản xuất, bay lần đầu năm 1966. Đây là máy tính đầu tiên dựa trên mạch tích hợp silicon. Phiên bản Block II đưa người lên Mặt Trăng dùng khoảng 2.800 con chip của Fairchild, mỗi chip chỉ chứa hai cổng logic NOR.

Máy tính dẫn đường Apollo (AGC) trưng bày tại Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ (Smithsonian). Mỗi chuyến bay lên Mặt Trăng mang hai chiếc, một trên khoang chỉ huy, một trên tàu đổ bộ

Thông số của AGC nghe gần như đùa so với hôm nay: 2.048 từ (word) bộ nhớ ghi được và 36.864 từ bộ nhớ chỉ đọc, mỗi từ 16 bit. Bộ nhớ chỉ đọc là "core rope", được làm bằng cách luồn dây đồng qua hoặc vòng quanh các lõi từ tính, nên phần mềm theo đúng nghĩa đen được dệt bằng tay. Đồng hồ thạch anh chạy ở 2,048 MHz. Dù vậy, AGC vẫn chỉ là máy phụ, việc tính toán dẫn đường chính vẫn do các máy tính lớn ở Houston đảm nhận.

Kẻ thù vô hình: hạt vũ trụ lật bit

Vấn đề lớn nhất của máy tính ngoài không gian không phải tốc độ, mà là bức xạ. Một hạt năng lượng cao từ tia vũ trụ hay từ vành đai Van Allen có thể đi xuyên qua con chip và đổi một bit từ 0 thành 1 hoặc ngược lại. Hiện tượng này gọi là single-event upset (SEU), hay "lỗi mềm": chip không hỏng, nhưng dữ liệu bị sai mà không ai hay.

Quảng cáo

Năm 1972, một vệ tinh của Hughes mất liên lạc 96 giây rồi tự kết nối lại. Năm 1975, ba nhà khoa học Dan Binder, Edward C. Smith và Al Holman giải thích sự cố này là SEU và công bố bài báo đầu tiên về hiện tượng trên tạp chí IEEE Transactions on Nuclear Science. Đến năm 1978, Timothy May và M.H. Woods của Intel phát hiện ngay cả hạt alpha từ vật liệu đóng gói chip trên mặt đất cũng gây lỗi tương tự.

Cách đối phó truyền thống là chip "chống bức xạ" (radiation-hardened). Tiêu biểu là RAD750 của BAE Systems, ra mắt năm 2001, đến năm 2010 đã có mặt trên hơn 150 tàu vũ trụ, sau đó còn được dùng trên xe tự hành Curiosity, Perseverance và kính viễn vọng James Webb. Nó chịu được liều bức xạ rất cao nhưng chỉ chạy ở 110 - 200 MHz (trên James Webb là 118 MHz). Người tiền nhiệm RAD6000 từng được niêm yết khoảng 200.000 USD một bộ vào năm 2002.

Giấc mơ điện mặt trời từ quỹ đạo

Ý tưởng lấy năng lượng mặt trời ngoài không gian còn cũ hơn cả AGC. Bài báo Suncatcher tự nhắc rằng nó xuất hiện lần đầu trong truyện ngắn "Reason" của Isaac Asimov, đăng năm 1941: một trạm vũ trụ chiếu năng lượng về các hành tinh bằng chùm vi sóng, do robot vận hành. Tháng 11/1968, kỹ sư Peter Glaser mô tả một vệ tinh năng lượng mặt trời thật sự, và năm 1973 ông được cấp bằng sáng chế cho cách truyền điện từ vệ tinh về mặt đất bằng vi sóng.

Tranh minh họa của NASA năm 1976 về vệ tinh năng lượng mặt trời đang lắp ăng-ten phát vi sóng, đặt ở quỹ đạo địa tĩnh cách mặt đất 35.786 km

Từ năm 1978 đến 1986, Bộ Năng lượng Mỹ và NASA chi khoảng 50 triệu USD nghiên cứu khái niệm này, nhưng dự án dừng lại sau cuộc bầu cử năm 1980, với kết luận còn quá ít hiểu biết để quyết định. Rào cản lớn nhất là chi phí phóng và bài toán đưa điện về mặt đất.

Suncatcher lật ngược bài toán đó: không chuyển điện về Trái Đất nữa, mà đưa luôn việc tính toán lên chỗ có điện. Thứ cần gửi về chỉ là kết quả, tức dữ liệu, gọn nhẹ hơn nhiều so với năng lượng.

Quảng cáo

Khi chip thương mại bắt đầu lên trời

Hai thập niên gần đây, ngành vũ trụ dần thử một hướng khác: dùng chip thương mại bình thường, rồi bảo vệ bằng phần mềm và dự phòng. Tháng 8/2017, HPE gửi lên ISS chiếc Spaceborne Computer, một hệ thống máy chủ thương mại không chỉnh sửa phần cứng. Phần mềm giám sát sẽ hạ hiệu năng hoặc tắt máy an toàn khi có bất thường về bức xạ hay nguồn điện. Máy đạt hơn 1 teraflop và hoạt động 615 ngày; 9 trong 20 ổ SSD hỏng nhưng không mất dữ liệu nhờ cơ chế dự phòng.

Trực thăng Ingenuity trên Sao Hỏa, ảnh chụp ngày 5/4/2021 bằng camera Mastcam-Z của xe tự hành Perseverance. Bộ não của nó là chip Snapdragon 801, vốn dùng trong điện thoại thông minh

Năm 2021, trực thăng Ingenuity của NASA còn táo bạo hơn: nó bay trên Sao Hỏa bằng chip Qualcomm Snapdragon 801 chạy Linux, kèm hai vi điều khiển chịu bức xạ làm nhiệm vụ điều khiển bay. Dự kiến bay 5 lần, Ingenuity bay tới 72 chuyến. Tháng 11/2025, startup Starcloud phóng vệ tinh Starcloud-1 mang GPU NVIDIA H100, rồi dùng nó huấn luyện mô hình NanoGPT của Andrej Karpathy bằng toàn bộ tác phẩm của Shakespeare và chạy cả mô hình Gemma trên quỹ đạo. Vì vậy Google cẩn thận gọi cột mốc của mình là phản hồi AI đầu tiên từ một TPU cỡ trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo, chứ không phải lần đầu AI chạy ngoài không gian.

Với Suncatcher, Google đã thử trước trên mặt đất: chip TPU Trillium được chiếu chùm proton tại phòng thí nghiệm hạt nhân Crocker của Đại học UC Davis. Theo bài báo, chip chịu được tổng liều bức xạ tương đương nhiệm vụ 5 năm mà không hỏng vĩnh viễn. Thử nghiệm cũng cho thấy lật bit ảnh hưởng ít đến việc chạy mô hình (suy luận) nhưng là vấn đề lớn hơn khi huấn luyện. Giờ là lúc kiểm chứng điều đó trong môi trường thật.

Còn rất xa mới thành trung tâm dữ liệu

Cần nhìn đúng tỷ lệ: một vệ tinh 1 kW, mỗi lần bật một chip trong 20 phút, còn rất xa so với những trung tâm dữ liệu tiêu thụ hàng trăm megawatt. Theo phân tích của Google, chi phí phóng phải giảm xuống dưới khoảng 200 USD/kg vào giữa thập niên 2030 thì điện toán ngoài không gian mới có thể ngang ngửa chi phí năng lượng của trung tâm dữ liệu mặt đất. Điều đó phụ thuộc vào Starship của SpaceX, tên lửa vẫn đang phát triển, phải tái sử dụng hoàn toàn và bay liên tục. TechCrunch dẫn một phân tích mới của nhóm Suncatcher ước tính SpaceX cần bay Starship khoảng 1.800 lần để có được mức giảm chi phí nhờ kinh nghiệm như với các tên lửa trước. Tản nhiệt trong chân không, nơi không có không khí để làm mát, và độ bền của chip qua nhiều năm cũng là những câu hỏi chưa có lời đáp.

Dù vậy, chặng đường đã đủ dài để thấy xu hướng. Năm 1966, máy tính đưa người lên Mặt Trăng có 2.048 từ bộ nhớ ghi được và dệt phần mềm bằng tay. Sáu mươi năm sau, một con chip vốn sinh ra cho trung tâm dữ liệu đã bay quanh Trái Đất và làm thơ. Ý tưởng mà Asimov viết năm 1941 và Glaser vẽ năm 1968 đang được thử lại, lần này không phải để gửi điện về mặt đất mà để chạy AI ngay trên quỹ đạo.

Nguồn:

,

TechCrunch

,

The Verge

,

Google Research

,

arXiv

,

CNBC

,

ISS National Lab

,

Wikipedia