Project Suncatcher: Google đặt cược Gemini chạy bằng nắng, mỗi lần 15 phút

MVP, vệ tinh cỡ chiếc tủ lạnh do Google và Planet chế tạo, mang bốn chip Trillium TPU lên quỹ đạo để chạy Gemini bằng năng lượng mặt trời. Các chip chỉ làm việc được khoảng 15 phút rồi phải dừng để thải nhiệt, và chính giới hạn đó mới là đối tượng thật sự của thí nghiệm.

Vệ tinh trí tuệ nhân tạo đầu tiên của Google sẽ dành một phần thời gian hoạt động để tắt máy, và đó là chủ ý. MVP, chuyến bay mở màn của Project Suncatcher, mang theo bốn bộ xử lý Tensor Processing Unit (TPU). Chúng sẽ chạy các mô hình Gemini khoảng 15 phút, dừng lại chờ bộ tản nhiệt đẩy nhiệt ra ngoài không gian, rồi chạy tiếp. Khoảng nghỉ ấy nghe như một chú thích kỹ thuật. Thực ra đó chính là câu hỏi mà Google gửi vệ tinh lên để tìm lời đáp.

Project Suncatcher là chương trình nghiên cứu của Google nhằm tìm hiểu liệu điện năng nuôi AI có thể lấy thẳng từ Mặt Trời, thu gom ngay trên quỹ đạo, thay vì từ chính những lưới điện mà nhà ở, bệnh viện và nhà máy đang phụ thuộc. MVP là phần cứng đầu tiên bay trong khuôn khổ chương trình. Vệ tinh được chế tạo cùng Planet, công ty ở San Francisco vận hành một trong những đội vệ tinh chụp ảnh Trái Đất lớn nhất thế giới. Nó có kích thước cỡ chiếc tủ lạnh và lấy khoảng 1 kilowatt từ các tấm pin mặt trời. Bốn con chip thuộc thế hệ Trillium, cùng dòng TPU đang trả lời các yêu cầu gửi tới Gemini trong những trung tâm dữ liệu mặt đất của Google.

Bài viết nên đọcGemma đạt 1 tỷ lượt tải — NASA đã triển khai nó trên vệ tinh trong quỹ đạo

Nếu lịch trình không thay đổi, MVP sẽ cất cánh ngày 1/10 trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX từ Căn cứ Lực lượng Không gian Vandenberg ở California, là một trong nhiều tải trọng nhỏ đi chung sứ mệnh Transporter-18. Google mô tả chuyến bay với sự khiêm tốn hiếm thấy. “Có những thứ chỉ có thể kiểm chứng trong không gian”, công ty cho biết vài ngày trước khi phóng. “Việc đưa những TPU đầu tiên của chúng tôi lên quỹ đạo vào tuần tới sẽ giúp chúng tôi thu thập dữ liệu và bài học cho các lần phóng sau”. Không có sản phẩm nào gắn với chuyến bay, cũng không có dịch vụ nào chờ kết quả. Thứ được gửi về mặt đất là dữ liệu đo đạc.

Vì sao Google muốn tính toán ở nơi Mặt Trời gần như không lặn

Lý do để bay lên cao nằm ở ánh sáng Mặt Trời. Theo nghiên cứu của chính Google, ở quỹ đạo phù hợp, một tấm pin mặt trời có thể đạt năng suất cao gấp tới tám lần so với cùng tấm pin đó trên mặt đất, vì ở đó không có mây, không có thời tiết và gần như không có đêm. Suncatcher dựa vào quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời bình minh-hoàng hôn, một đường bay men theo ranh giới ngày và đêm để tàu vũ trụ nhìn thấy Mặt Trời gần như mọi lúc. Nhờ vậy vệ tinh cũng bớt phải mang những bộ pin nặng vốn cần để vượt qua phần tối của mỗi vòng quỹ đạo. Pin đồng nghĩa với khối lượng, và khối lượng là thứ đắt đỏ nhất trong ngành bay vũ trụ.

Áp lực đằng sau ý tưởng này hiện rõ trên Trái Đất. Mỗi thế hệ mô hình AI mới đòi hỏi nhiều năng lực tính toán hơn. Mỗi trung tâm dữ liệu được xây để đáp ứng nhu cầu đó lại cần đấu nối lưới điện, đất đai, nước hoặc một cách làm mát khác, và ngày càng cần cả sự kiên nhẫn của cộng đồng địa phương vốn lo lắng về hóa đơn tiền điện của chính họ. Năm 2025, Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu toàn cầu đang trên đà tăng hơn gấp đôi vào cuối thập kỷ này, lên khoảng 945 terawatt giờ, với AI là động lực chính của mức tăng.

Các công ty công nghệ lớn nhất đã đáp lại bằng một cuộc chạy đua giành nguồn điện. Google ký thỏa thuận mua điện từ các lò phản ứng mô-đun nhỏ do Kairos Power phát triển, đồng thời cùng NextEra Energy đưa nhà máy điện hạt nhân Duane Arnold đã đóng cửa ở Iowa hoạt động trở lại. Microsoft đồng ý khởi động lại một lò phản ứng tại Three Mile Island ở Pennsylvania, còn Amazon rót vốn vào nhà phát triển lò phản ứng X-energy. Tất cả các dự án này đều mất nhiều năm, phụ thuộc vào giấy phép và chính trị địa phương, và cùng tranh giành công suất truyền tải mà ai cũng cần. Suncatcher là phiên bản cực đoan nhất của cùng cuộc tìm kiếm ấy: thay vì tìm thêm điện trên mặt đất, hãy đi tới nơi ánh nắng hầu như không tắt.

Vệ tinh cỡ tủ lạnh, công suất bằng lò vi sóng

Hiện tại, tham vọng được giữ ở quy mô nhỏ một cách có chủ đích. Các tấm pin của MVP cho khoảng 1 kilowatt, xấp xỉ mức điện một chiếc lò vi sóng tiêu thụ, và bốn con chip cộng lại có sức tính toán cỡ một máy chủ trong trung tâm dữ liệu mặt đất. Những khu tổ hợp AI lớn nhất trên Trái Đất được quy hoạch ở mức hàng trăm megawatt. Trên giấy, một cơ sở 100 megawatt sẽ cần ngân sách điện năng của 100.000 vệ tinh như MVP. Google đặt sứ mệnh này thành một câu hỏi giản dị cần được trả lời trước khi mọi phép tính lớn hơn trở nên có ý nghĩa: phần cứng AI của hãng có hoạt động được trong không gian hay không?

MVP cũng là dấu hiệu cho thấy dự án đang chạy nhanh hơn dự kiến ban đầu. Khi Google giới thiệu Suncatcher vào tháng 11/2025, kế hoạch là một sứ mệnh học hỏi cùng Planet, đưa hai vệ tinh nguyên mẫu lên quỹ đạo vào đầu năm 2027. Giờ đây MVP bay trước cặp vệ tinh đó, với nhiệm vụ hẹp hơn. Vệ tinh có mặt để thu thập dữ liệu thực về cách các TPU chịu đựng áp lực khi phóng, bức xạ vũ trụ và những biến động nhiệt độ dữ dội trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, trước khi Google cam kết với phần cứng phức tạp hơn.

Trillium là thế hệ TPU thứ sáu của Google, được công bố vào tháng 5/2024 và mở cho khách hàng điện toán đám mây vào cuối năm đó. Từ đó đến nay, Google đã giới thiệu thế hệ thứ bảy, Ironwood, được thiết kế để vận hành các mô hình lớn ở quy mô lớn. Cho thế hệ trước bay lần thử đầu tiên có lý do thực tế: con chip đã được hiểu rất kỹ trên mặt đất, nên mọi thay đổi trong hành vi của nó trên quỹ đạo đều có thể truy về môi trường chứ không phải do một loại silicon xa lạ.

Mối quan hệ đối tác với Planet đã có từ trước. Năm 2017, Google bán mảng chụp ảnh vệ tinh Terra Bella, trước đây mang tên Skybox Imaging, cho Planet, và trong thương vụ đó nhận về một phần cổ phần cùng hợp đồng mua ảnh nhiều năm. Planet, được các cựu nhà khoa học NASA thành lập năm 2010, đã có hơn một thập kỷ chế tạo và vận hành các đội vệ tinh nhỏ, nên họ đảm nhận phần tàu vũ trụ: chế tạo, giữ vệ tinh sống sót trên quỹ đạo và liên lạc với chúng từ mặt đất. Google mang tới chip, mô hình và các câu hỏi. Cách chia việc này khớp với cách hãng mô tả Suncatcher ngay từ đầu, như một chương trình nghiên cứu rút kinh nghiệm từ mỗi lần phóng trước khi cam kết lần tiếp theo.

Bức xạ hóa ra là bài toán dễ hơn

Các thử nghiệm trên mặt đất cho thấy một số lý do để lạc quan. Google rung phần cứng theo cả ba trục để mô phỏng chuyến đi trên tên lửa, khi từng linh kiện có thể chịu gia tốc từ 50 đến 100 g. Sau đó hãng đưa các TPU Trillium tới Phòng thí nghiệm Hạt nhân Crocker thuộc Đại học California, Davis, rồi bắn chùm proton 67 MeV vào chip trong lúc chúng chạy tác vụ AI, theo dõi hiện tượng lật bit và các lỗi khác. Theo Travis Beals, giám đốc cấp cao của nhóm Paradigms of Intelligence tại Google, các con chip đã chịu được tổng liều bức xạ lớn hơn mức chúng sẽ hấp thụ trong một sứ mệnh kéo dài năm năm.

Các số liệu được công bố còn đi xa hơn bản tóm tắt đó. Bài nghiên cứu của Google ước tính liều bức xạ dự kiến cho sứ mệnh năm năm là 750 rad(Si). Bộ nhớ băng thông cao, linh kiện nhạy cảm nhất của chip, chỉ bắt đầu có dấu hiệu bất thường sau mức 2 krad(Si), gần gấp ba con số đó. Các bộ xử lý được thử tới 15 krad(Si), gấp 20 lần liều dự kiến, và không con chip nào bị hỏng hẳn vì bức xạ tích lũy. Điều đó không có nghĩa không gian vô hại với máy tính. Những lỗi do từng hạt riêng lẻ va vào chip, gọi là lỗi sự kiện đơn (single-event upset), vẫn phải được phát hiện và sửa bằng phần mềm và bộ nhớ.

Kết quả này quan trọng vì cách ngành vũ trụ truyền thống xử lý bức xạ vừa chậm vừa tốn kém. Những bộ xử lý chống bức xạ như RAD750, từng bay trên các xe tự hành Curiosity và Perseverance của NASA, được chế tạo để tồn tại nhiều năm trong môi trường khắc nghiệt nhưng chỉ chạy với tốc độ bằng một phần nhỏ của chip thương mại hiện đại, và đắt hơn nhiều. Máy tính thương mại phổ thông cũng từng bay, trong đó có Spaceborne Computer mà Hewlett Packard Enterprise gửi lên Trạm Vũ trụ Quốc tế năm 2017. Số liệu của Google cho thấy các bộ tăng tốc AI thương mại, được bảo vệ bằng cơ chế sửa lỗi thay vì quy trình sản xuất đặc biệt, có thể đủ tốt cho công việc trên quỹ đạo.

Nhiệt là hóa đơn đến hạn sau mỗi 15 phút

Nhiệt mới là bài toán khó hơn, và giới hạn 15 phút cho thấy rõ điều đó. Trên Trái Đất, các trung tâm dữ liệu thổi không khí hoặc bơm nước qua chip để mang nhiệt đi, và phần lớn thiết kế của một cơ sở xoay quanh nhiệm vụ này. Trong chân không không có không khí để truyền nhiệt bằng đối lưu. Vì vậy MVP dẫn nhiệt qua các ống nhiệt bằng nhôm và đồng tới một bộ tản nhiệt chỉ có thể giải phóng nhiệt dưới dạng ánh sáng hồng ngoại.

Vật lý ở đây không khoan nhượng. Bộ tản nhiệt thải nhiệt tỷ lệ với diện tích bề mặt và với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ. Muốn thải nhiều nhiệt hơn chỉ có hai cách: bộ tản nhiệt lớn hơn hoặc nóng hơn, mà chip thì không thích chạy nóng. Trạm Vũ trụ Quốc tế giải quyết cùng vấn đề bằng các tấm tản nhiệt lớn bên ngoài, được cấp bởi các vòng tuần hoàn amoniac. Trên một tàu vũ trụ nhỏ như MVP, chip sinh nhiệt nhanh hơn tốc độ bộ tản nhiệt kịp giải phóng. Vậy nên chúng làm việc tới khi gần chạm ngưỡng nhiệt, rồi chờ. Mỗi phút được thêm vào khung thời gian làm việc ấy sẽ là thước đo trực tiếp cho hiệu quả của thiết kế nhiệt.

Quản lý nhiệt chỉ là một trong những rào cản Google liệt kê trên đường tới một trung tâm dữ liệu quỹ đạo hoàn chỉnh. Một hệ thống thực thụ còn cần đường truyền băng thông cao để gửi kết quả về mặt đất, nơi có người dùng, mà độ trễ không trở thành vấn đề. Nó phải tiếp tục chạy với những linh kiện không ai thay được. Khi một máy chủ hỏng trên Trái Đất, kỹ thuật viên sẽ thay nó. Khi hỏng trên quỹ đạo, nó cứ thế nằm im, nên thiết kế phải tính trước việc phần cứng hao hụt chậm và đều đặn. Và tất cả phụ thuộc vào giá phóng thấp hơn nhiều so với hiện nay. Google chưa tiết lộ dự án tốn bao nhiêu tiền.

Mọi thứ phụ thuộc vào giá của một kilogram

Điểm cuối cùng đó quyết định ý tưởng sống hay chết. Phân tích của Google, ngoại suy đà giảm giá phóng trong lịch sử ra tương lai, kết luận rằng tính toán trên quỹ đạo chỉ trở nên tương đương với chi phí năng lượng của một trung tâm dữ liệu mặt đất khi giá phóng xuống dưới 200 USD mỗi kilogram. Google kỳ vọng điều đó có thể xảy ra vào khoảng giữa thập niên 2030. Giá đi chung hiện nay cao hơn nhiều: chương trình Transporter của SpaceX, dịch vụ mà MVP đang sử dụng, từng niêm yết mức vài nghìn USD mỗi kilogram cho vệ tinh nhỏ. Để thu hẹp khoảng cách đó, những tên lửa hạng nặng tái sử dụng hoàn toàn như Starship của SpaceX phải đạt được đường cong chi phí mà nhà chế tạo hứa hẹn.

Mốc thời gian ấy giải thích giọng điệu của toàn bộ dự án. Suncatcher là canh bạc về vị thế của ngành tên lửa trong một thập kỷ tới, không phải kế hoạch sản phẩm cho năm sau. Google gọi đây là một moonshot, nhãn hiệu hãng vẫn dùng cho những canh bạc dài hơi và bất định như xe tự lái, công việc về sau trở thành Waymo, và điện toán lượng tử. Cả hai đều mất hơn một thập kỷ mới tạo ra được thứ khách hàng có thể dùng.

81 vệ tinh bay cách nhau vài trăm mét

Thiết kế được công bố cho thấy tham vọng vươn xa đến đâu. Bài nghiên cứu do Travis Beals đứng tên cùng các nhà nghiên cứu của Google, trong đó có Blaise Agüera y Arcas và James Manyika, không hình dung một tàu vũ trụ khổng lồ duy nhất. Nó mô tả các cụm 81 vệ tinh bay theo đội hình trong bán kính 1 km, ở độ cao trung bình khoảng 650 km, với khoảng cách giữa hai vệ tinh kề nhau chỉ 100–200 mét. Bay sát như vậy cho phép chúng hoạt động như một trung tâm dữ liệu duy nhất, kết nối bằng chùm tia laser thay cho cáp quang. Trong một thử nghiệm quy mô phòng lab trên mặt đất, các nhà nghiên cứu Google đạt 800 gigabit/giây mỗi chiều, tổng cộng 1,6 terabit, chỉ với một cặp bộ thu phát quang. Một cụm vận hành thực tế sẽ cần hàng chục terabit/giây. Năm 2027, Google dự kiến cùng Planet phóng hai vệ tinh để thử nghiệm chính các liên kết laser này trên quỹ đạo.

Bay đội hình với mật độ dày như vậy tự thân đã là một bài toán chưa có lời giải. Vệ tinh ở quỹ đạo thấp liên tục bị lớp khí quyển loãng phía trên và lực hấp dẫn không đều của Trái Đất đẩy lệch, nên giữ 81 vệ tinh trong một cụm chặt chẽ đòi hỏi việc duy trì vị trí tự động và liên tục. Bài nghiên cứu của Google có các mô hình cho thấy những lần điều chỉnh nhỏ là đủ giữ cụm vệ tinh, nhưng MVP, một tàu vũ trụ đơn lẻ, không thể kiểm chứng điều đó. Một cụm dày đặc cũng sẽ bước vào cuộc tranh luận có từ trước Suncatcher về tình trạng chật chội trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, nơi hàng nghìn vệ tinh đang hoạt động, phần lớn là Starlink của SpaceX, đã cùng chia sẻ bầu trời.

Với người dùng Gemini, chưa có gì thay đổi, ở bất kỳ thị trường nào. Mọi câu trả lời vẫn đến từ trung tâm dữ liệu trên Trái Đất, và đầu ra của MVP là dữ liệu kỹ thuật, không phải một dịch vụ mới. Năm nay sẽ không ai trò chuyện với một vệ tinh, và không tính năng Gemini nào phụ thuộc vào kết quả của sứ mệnh.

Google không đơn độc phía trên những đám mây

Google không phải công ty duy nhất trong cuộc đua này, cũng không phải công ty đầu tiên đưa chip AI lên vũ trụ. Starcloud, một công ty khởi nghiệp được Nvidia hậu thuẫn có trụ sở tại Redmond, bang Washington, trước đây mang tên Lumen Orbit, đã phóng vệ tinh Starcloud-1 vào tháng 11/2025 với bộ xử lý đồ họa Nvidia H100 trên khoang. Tháng 12 năm đó, công ty chạy Gemma, mô hình mở của Google DeepMind, trên quỹ đạo và huấn luyện nanoGPT, một mô hình ngôn ngữ nhỏ do Andrej Karpathy tạo ra. Tại Trung Quốc, hãng chế tạo vệ tinh ADA Space và Phòng thí nghiệm Chiết Giang đã phóng 12 vệ tinh đầu tiên của thứ họ gọi là Chòm sao Tính toán Tam Thể vào tháng 5/2025, với mục tiêu công khai là xử lý dữ liệu ngay trên quỹ đạo thay vì gửi toàn bộ về mặt đất.

Theo Yahoo Finance, SpaceX đã phác thảo các trung tâm dữ liệu AI trên quỹ đạo dùng công nghệ của Nvidia, có thể được phóng vào cuối năm 2027, và thiết kế vệ tinh AI1 của hãng nhắm tới khoảng 120 kilowatt năng lực tính toán duy trì liên tục, gấp hơn 100 lần ngân sách điện năng của MVP. Jeff Bezos từng dự đoán sẽ có các trung tâm dữ liệu quy mô gigawatt trên quỹ đạo trong vòng một đến hai thập kỷ, và Sam Altman của OpenAI cũng ủng hộ ý tưởng tính toán trong không gian. Danh sách những người tin tưởng thì dài. Danh sách các hệ thống đang hoạt động, cho tới nay, chỉ là vài vệ tinh đơn lẻ.

Điều khiến Google khác biệt là hãng tự thiết kế chip, tự huấn luyện mô hình và vận hành một trong những hệ thống trung tâm dữ liệu lớn nhất thế giới. Nếu Suncatcher thành công, Google sẽ không cần bộ xử lý của ai khác để mở rộng quy mô. Đó cũng là lý do một vệ tinh nhỏ với bốn con chip lại quan trọng với hãng: mỗi số đo MVP gửi về sẽ đi thẳng vào thiết kế của thế hệ TPU và tàu vũ trụ kế tiếp.

Khi lên quỹ đạo, MVP sẽ bay theo đường đồng bộ Mặt Trời bình minh-hoàng hôn và dự kiến chạy tác vụ trong khoảng một năm, dù phần cứng có thể ở trên đó tới sáu năm trước khi rơi trở lại bầu khí quyển và cháy rụi. Những con số hữu ích đầu tiên sẽ đến sớm: các con chip vượt qua cú phóng ra sao và chúng hoạt động thế nào trong những chu kỳ làm việc và nghỉ đầu tiên.

Con số cần theo dõi sau khi phóng không phải MVP tính toán nhanh đến đâu, mà là nó có thể tính toán liên tục được bao lâu. Nếu 15 phút ấy kéo dài dần tới một giờ, trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo sẽ bắt đầu giống một bài toán kỹ thuật hơn là khoa học viễn tưởng. Nếu không, hóa đơn tiền điện của AI sẽ vẫn nằm lại trên Trái Đất, và lời giải sẽ phải đến từ lưới điện, nhà máy điện và những con chip hiệu quả hơn dưới mặt đất.

Thẻ: Google, Sam Altman, Gemini, SpaceX, trung tâm dữ liệu, công nghệ vũ trụ

Nội dung tương tự

Gemini Spark của Google vẫn làm việc khi đóng nắp laptop — bản beta trả phí khởi động trong tuần 26 tháng 5

Gambit Suncatcher: Bên trong kế hoạch của Google nhằm chinh phục tương lai AI

Từ 9/10, Gemini miễn phí chỉ còn Flash-Lite, AI Plus cũng mất Pro

Google xây dựng đám mây AI khiến chính điện thoại của mình đắt hơn

Gemini 4 Carbon có mặt trên ứng dụng Gemini, nhưng chỉ dành cho gói AI Ultra

Google Home thành hạ tầng mở — MCP cho phép Claude, ChatGPT và mọi AI điều khiển Nest