Trung Quốc chạy đua với Mỹ thiết lập mạng lưới vệ tinh laze toàn cầu

Trung Quốc đã thực hiện thử nghiệm liên lạc tốc độ cao bằng laze, thay vì tín hiệu vô tuyến thông thường, giữa các vệ tinh trong hệ thống định vị Bắc Đẩu và các trạm trên mặt đất.

Theo tờ SCMP, phương pháp này có thể giúp vệ tinh phát dữ liệu xuống mặt đất với tốc độ vài gigabyte mỗi giây, thay vì vài kilobyte như hiện nay. Thành tích liên lạc nhanh nhất của Bắc Đẩu trong thử nghiệm vẫn là điều bí mật.

Vệ tinh cuối cùng của hệ thống Bắc Đẩu được phóng năm 2020. ẢNh: CCTV

Trung Quốc và Mỹ đang chạy đua căng thẳng để thiết lập mạng lưới liên lạc laze trong vũ trụ. Ngày 29/11, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) thông báo rằng sau hai ngày trì hoãn, họ sẽ phóng vệ tinh thử nghiệm vào tháng tới để thực hiện các thí nghiệm tương tự: thử truyền dữ liệu qua tia laze với tốc độ 2,8GB/giây.

Vệ tinh Bắc Đẩu thường kết nối với người dùng trên mặt đất bằng tín hiệu vô tuyến, có thể chỉ truyền được tin nhắn dạng chữ ngắn vì băng thông rộng giới hạn. Nhờ laze, mạng lưới này có thể truyền dữ liệu nhanh gấp một triệu lần tới hầu như mọi địa điểm ở bất kỳ thời điểm nào.

Liên lạc laze cung cấp băng thông rộng lớn hơn, ít bị gián điệp xâm nhập hay bị nghẽn do chiến tranh điện tử. Hơn nữa, công nghệ này gọn nhẹ hơn.

Bắc Đẩu là mạng lưới định vị vệ tinh toàn cầu lớn nhất thế giới, có nhiều vệ tinh trên quỹ đạo hơn GPS. Bắc Đẩu cung cấp cả dịch vụ liên lạc và định vị, có nhiều tính năng độc đáo với một loạt ứng dụng quân sự và dân sự.

Ngày 26/11, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho biết trong thử nghiệm mới nhất, các nhà khoa học đã chứng minh rằng tín hiệu laze của Bắc Đẩu có thể được tiếp nhận ổn định trong các môi trường khó khăn như thành phố – nơi mà liên lạc dựa trên ánh sáng tầm xa sẽ gặp khó khăn trong thiết lập và duy trì do nhiễu loạn trong khí quyển. Viện hàn lâm này không nói rõ thử nghiệm diễn ra ở đâu.

Một trạm trên mặt đất dành cho liên lạc laze thường là một cơ sở cố định, có các thiết bị tinh vi như kính viễn vọng lớn, đơn vị khóa và theo dõi tia, thiết bị xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc đã nỗ lực gói gọn mọi thứ vào một chiếc ô tô để có thể triển khai di động.

Kết quả thử nghiệm cho thấy Trung Quốc có thể là quốc gia đầu tiên có mạng lưới liên lạc laze với độ phủ toàn cầu. Một nhà nghiên cứu về liên lạc tại Bắc Kinh nhận định: “Đây là một cuộc cách mạng”. Băng thông rộng cho tia laze có thể đạt 1 terabyte (1.000 GB)/giây.

Thông thường, vệ tinh liên lạc truyền thống rất cồng kềnh vì đòi hỏi ăng ten to và nhiều điện để tạo và truyền một số lượng lớn tín hiệu vô tuyến. Thiết bị laze nhỏ hơn, nhẹ hơn, có thể giúp các vệ tinh thiết lập liên lạc tốc độ cao với nhau hoặc với mặt đất.

Ý tưởng về vệ tinh liên lạc laze đã xuất hiện từ những năm 1960. Mỹ, Nhật Bản và một số nước châu Âu đã thực hiện nhiều chương trình nghiên cứu để phát triển công nghệ này, nhưng không thể giải quyết một số vấn đề liên quan.

Một khó khăn lớn là khí quyển: các phân tử không khí có thể hấp thụ hoặc phản chiếu ánh sáng, khiến quá ít hạt ánh sáng tới được trạm trên mặt đất.

Tình trạng nhiễu loạn cũng có thể gây ảnh hưởng tới các tia laze nhiều tới mức tín hiệu ánh sáng trở nên quá mờ, không thể đọc, đặc biệt là ở các khu vực thành thị có hoạt động dày đặc của con người.

Trung Quốc tham gia cuộc đua mạng lưới vệ tinh laze toàn cầu từ cuối những năm 1990. Các viện nghiên cứu đã cùng nhau đưa ra các giải pháp. Các nhà nghiên cứu ở Thẩm Dương cho biết họ đã phát triển một gương viễn vọng, có thể thay đổi hình dạng để giảm tác động của nhiễu loạn không khí.

Nhờ Trung Quốc đầu tư lớn vào chương trình lượng tử mà một số đột phá trong lĩnh vực này đã giúp tìm thấy các ứng dụng tức thì trong liên lạc laze.

Mozi, vệ tinh lượng tử đầu tiên của thế giới, đã đạt tốc độ tải xuống tới 5,1GB/giây năm 2016 nhờ thiết bị laze nhạy cảm do các nhà khoa học lượng tử Trung Quốc phát triển.

Không lâu sau thử nghiệm Mozi, phòng thí nghiệm vũ trụ Trung Quốc Thiên Cung 2 đã thực hiện liên lạc laze vũ trụ-mặt đất đầu tiên trên thế giới vào ban ngày, vượt qua thêm một trở ngại lớn nữa trong ứng dụng thực tế.

Năm 2019, một trạm laze mặt đất ở tây nam Trung Quốc đã tải dữ liệu từ vệ tinh thử nghiệm Shijian 20 với tốc độ kỷ lục 10GB/giây.

Trong những năm gần đây, giới chức vũ trụ Trung Quốc đã đưa ra vài kế hoạch để phóng các vệ tinh liên lạc nhỏ với số lượng lớn vào quỹ đạp thấp của Trái Đất.

Trong khi Starlink của công ty SpaceX (Mỹ) bị giới hạn bởi băng thông rộng khoảng 200MB, các mạng lưới của Trung Quốc có thể dùng công nghệ laze để tăng tốc độ với chi phí thấp hơn.

Tài sản vũ trụ của Trung Quốc trong quỹ đạo Trái Đất, Mặt Trăng và Sao Hỏa đang tăng lên nhanh chóng và kết nối chúng bằng tia laze có thể tăng hiệu suất hoạt động.

Mức độ chính xác định vị nói chung của mạng lưới Bắc Đẩu có thể được tăng lên 6 đến 40 lần khi đồng bộ đồng hồ nguyên tử của các vệ tinh với tia laze.

Chính phủ và quân đội Trung Quốc cũng cân nhắc soạn thảo tiêu chuẩn quốc tế cho liên lạc laze để tăng cường vị thế dẫn đầu của Trung Quốc trong lĩnh vực này.