Những ngày đầu phát triển Internet vệ tinh Starlink

Khi Musk lần đầu đề cập đến Starlink và kế hoạch cung cấp Internet vệ tinh cho toàn thế giới, nhiều người đã hoài nghi.

Lợi nhuận của Starlink lúc bấy giờ được gắn với khả năng của SpaceX – duy trì kinh phí phóng vệ tinh lên quỹ đạo ở mức thấp thông qua các phương tiện phóng có thể tái sử dụng, một khả năng mà công ty vẫn chưa thành công lúc ban đầu. Điều này có vẻ giống câu chuyện “đặt thùng xe trước con ngựa”.

Nhưng ngày nay, các vệ tinh Starlink cũng đã sớm có mặt trên quỹ đạo quanh trái đất. Tháng 6, tổng số vệ tinh SpaceX có trên quỹ đạo là 500 chiếc, vẫn khác xa so với hàng nghìn vệ tinh cần thiết để hệ thống đạt được trạng thái hoạt động hoàn toàn. Nhưng điều đó đủ chứng mình dự án đang thực sự triển khai.

Thế hệ vệ tinh đầu tiên

Musk đã nhắc lại nhiều lần rằng các vệ tinh đợt một chỉ là thế hệ đầu tiên trong số ít nhất ba thế hệ vệ tinh tạo nên mạng lưới Starlink. Chúng hoàn thiện hơn so với các vệ tinh dùng để trình diễn Tintin A và Tintin B năm 2018, nhưng vẫn thiếu các tính năng cần thiết để có thể hoạt động tối ưu.

1.600 vệ tinh Starlink đầu tiên đã được khai báo với FCC.

Thiếu sót lớn nhất của các vệ tinh đầu tiên là không có khả năng kết nối liên lạc laser. Nếu một vệ tinh Starlink muốn gửi dữ liệu đến một vệ tinh khác trong hệ thống, nó sẽ phải gửi dữ liệu xuống một trạm mặt đất, sau đó chuyển thông tin qua mạng Internet mặt đất đến một trạm khác nằm trong phạm vi của vệ tinh nhận dữ liệu. Điều này không chỉ làm tăng độ trễ mà còn đòi hỏi một số lượng lớn các trạm mặt đất được đặt trên toàn cầu.

Để giải quyết vấn đề này, các phiên bản sau đã sử dụng liên lạc bằng laser để hình thành các mối liên kết giữa các vệ tinh, tạo ra một mạng lưới trong không gian. Dữ liệu không nhất thiết phải được gửi đến mặt đất và gửi trở lại, thay vào đó, có thể được chuyển trực tiếp qua mạng vệ tinh. Tất nhiên, các trạm mặt đất vẫn sẽ cần thiết và vai trò của chúng như các trạm cuối truyền và nhận dữ liệu từ Internet, nhưng số lượng sẽ ít đi và vị trí địa lý của chúng sẽ ít quan trọng hơn. Công nghệ laser cho phép kết nối Internet toàn cầu với số lượng ít hoặc không cần cơ sở hạ tầng mặt đất. Nó có thể được áp dụng cho các hệ thống vệ tinh quay quanh Mặt trăng hoặc Sao Hỏa, điều mà SpaceX gần như chắc đã tính đến về lâu dài.

Ngoài ra, 60 vệ tinh đầu tiên không được thiết kế tự hủy hoàn toàn sau khi rơi. Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) đã bày tỏ lo ngại về việc không thể đảm bảo rằng các mảnh vỡ từ Starlink không gây thương tích khi rơi xuống mặt đất. Trả lời FCC, SpaceX hứa rằng các phiên bản tương lai sẽ tự bốc cháy trong quá trình rơi trở lại trái đất, loại bỏ nguy cơ gây nguy hiểm đến tính mạng hoặc tài sản của con người.

Trải nghiệm công nghệ

Các vệ tinh Starlink thế hệ đầu tiên có thể thiếu một số tính năng chính, nhưng không hoàn toàn được phóng lên chỉ để thử nghiệm. Trước khi SpaceX hoàn thiện hệ thống giao tiếp bằng laser hay khả năng tự hủy cho các thế hệ sau, các vệ tinh đợt đầu có một số tính năng đặc biệt.

Những vệ tinh này là phương tiện đầu tiên sử dụng động cơ đẩy ion krypton đã được NASA thử nghiệm từ đầu năm những năm 1990, nhưng chưa bao giờ được đưa vào sử dụng chính thức. Nó được cho là kém hiệu quả hơn các động cơ đẩy dùng ion xenon làm nhiên liệu. Ưu điểm của krypton là rẻ hơn xenon. Các vệ tinh giá rẻ không thường xuyên điều chỉnh quỹ đạo bay trong vòng đời tương đối ngắn nên việc sử dụng động cơ đẩy hiệu quả thấp thực sự có ý nghĩa kinh tế hơn.

Về vấn đề điều chỉnh quỹ đạo, các vệ tinh này cũng sẽ thử nghiệm hệ thống tự tránh chướng ngại vật. Điều này chắc chắn sẽ được quan tâm khi các lo ngại về rác không gian ở tầng quỹ đạo thấp ngày càng tăng. Các vệ tinh sẽ nhận dữ liệu quỹ đạo của các mảnh rác không gian từ cơ sở dữ liệu Norad và tự quyết định xem có tránh chướng ngại vật hay không. Theo truyền thống, các quyết định như vậy được đưa ra bởi các bộ phận điều khiển mặt đất, nhưng với hàng chục ngàn vệ tinh trong mạng Starlink, SpaceX cho rằng đây là một nhiệm vụ có thể được hưởng lợi từ việc tự động hóa.

Vận chuyển và quản lý

60 vệ tinh xếp trong khoang chứa của tên lửa.

Câu hỏi lớn nhất của mọi người về Starlink là cách SpaceX dự định đưa 12.000 vệ tinh lên quỹ đạo trong vài năm tới. Để tham khảo, kể từ khi Sputnik 1 ra mắt năm 1957, loài người mới đưa không đến 9.000 vật thể lên quỹ đạo quanh Trái đất. Như vậy, kích thước của hệ thống Starlink khi hoàn thiện sẽ đại diện cho một cột mốc mới trong việc sử dụng không gian của loài người.

Khả năng tái sử dụng của Falcon 9 là cân nhắc, nhưng lại không khả thi về mặt kinh tế, trừ khi SpaceX có thể tối đa hóa số lượng vệ tinh có thể phóng lên trong mỗi lần phóng. Cuối cùng, họ đã đưa ý tưởng “xếp phẳng” các vệ tinh Starlink.

Bên trong khoang chứa của tên lửa phóng, các vệ tinh được sắp xếp như giá đỡ máy chủ. Khi được triển khai, chúng mở các cánh thu năng lượng mặt trời để bắt đầu hoạt động. Musk thừa nhận có khả năng một vài vệ tinh sẽ va vào nhau khi thoát ra từ khoang chứa, nhưng không gây ra bất kỳ vấn đề nghiêm trọng nào.

Với 60 vệ tinh có trọng lượng 227 kg mỗi chiếc, cộng với trọng lượng của phần phụ trợ như giá đỡ, tổng khối lượng ước tính khoảng 18,5 tấn. Đây là khối lượng lớn nhất mà Falcon từng đưa vào quỹ đạo. Musk cho biết việc phóng vệ tinh Starlink vào vũ trụ sẽ tốn nhiều tiền hơn là sản xuất chúng.