|
|
| Ảnh: SCMP |
Trung Quốc mới đây đã tiến hành một thử nghiệm liên lạc tốc độ cao bằng cách sử dụng tia laser thay vì tín hiệu vô tuyến thông thường giữa các vệ tinh trong hệ thống định vị Bắc Đẩu của họ và các trạm phát trên Trái đất.
Theo các nhà khoa học, phương pháp này có thể cho phép một vệ tinh truyền dữ liệu xuống mặt đất với tốc độ vài gigabyte mỗi giây thay vì kilobyte như hiện tại. Tuy nhiên, hiệu suất giao tiếp nhanh nhất của mạng lưới Bắc Đẩu trong cuộc thử nghiệm này vẫn chưa được hé lộ.
Trung Quốc và Hoa Kỳ hiện đang trong một cuộc chạy đua khắc nghiệt để thiết lập mạng lưới liên lạc bằng laser trong không gian. NASA hồi đầu tuần cũng thông báo rằng, sau hai năm trì hoãn, vào tháng tới họ sẽ phóng một vệ tinh thử nghiệm để tiến hành các thí nghiệm tương tự, thử nghiệm truyền dữ liệu qua chùm tia laser với tốc độ 2,8GB mỗi giây.
Vệ tinh Bắc Đẩu thường kết nối với trạm phát mặt đất bằng tín hiệu vô tuyến, chỉ có thể truyền các tin nhắn văn bản ngắn vì băng thông hạn chế. Với sự trợ giúp của tia laser, mạng có thể truyền dữ liệu nhanh hơn hàng triệu lần đến hầu hết mọi vị trí vào bất kỳ lúc nào.
Video: SCMP
Giao tiếp bằng laser cung cấp băng thông rộng hơn, ít bị gián điệp khai thác hoặc bị nhiễu trong các cuộc chiến tranh điện tử. Nó đồng thời cũng sử dụng hệ thống công nghệ nhẹ hơn, nhỏ gọn hơn.
Bắc Đẩu hiện là mạng định vị vệ tinh toàn cầu lớn nhất thế giới, với nhiều vệ tinh trên quỹ đạo hơn GPS. Nó cung cấp các dịch vụ định vị và liên lạc với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực dân sự và quân sự. Học viện Khoa học Trung Quốc cho biết, trong thí nghiệm mới nhất các nhà khoa học đã chứng minh rằng tín hiệu laser của Bắc Đẩu có thể hoạt động ổn định ngay cả trong thành phố - nơi rất khó để thiết lập và duy trì liên lạc quang học tầm xa bởi sự nhiễu loạn trong không khí.
Trạm mặt đất để liên lạc bằng laser thường là một cơ sở cố định với các thiết bị tinh vi bao gồm một kính viễn vọng lớn, một bộ theo dõi và khóa chùm tia, cùng thiết bị xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc đã cố gắng đóng gói mọi thứ vào bên trong một... chiếc xe hơi, để cho phép triển khai một cách di động.
Theo một số nhà khoa học vũ trụ, phát hiện của họ cho thấy Trung Quốc có thể trở thành quốc gia đầu tiên sở hữu mạng lưới liên lạc bằng laser với phạm vi phủ sóng toàn cầu.
"Đây là một cuộc cách mạng", một nhà nghiên cứu truyền thông vũ trụ có trụ sở tại Bắc Kinh nói.
Được biết, băng thông của chùm tia laser có thể đạt tới một terabyte (1.000 GB) mỗi giây. Các vệ tinh thông tin liên lạc truyền thống thường cồng kềnh, vì nó cần những ăng-ten khổng lồ và nhiều năng lượng để tạo và truyền một số lượng lớn tín hiệu vô tuyến. Trong khi đó, các thiết bị laser nhỏ hơn và nhẹ hơn, có khả năng cho phép các vệ tinh thiết lập liên lạc tốc độ cao với nhau hoặc với mặt đất.
Trên thực tế, ý tưởng về vệ tinh liên lạc bằng laser đã có từ những năm 1960. Mỹ, Nhật Bản và một số nước châu Âu đã khởi động nhiều chương trình nghiên cứu để phát triển công nghệ này, nhưng không giải quyết được một số vấn đề phát sinh liên quan.
Một trong các thách thức lớn là bầu khí quyển, nơi các phân tử không khí có thể hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng, dẫn đến có quá ít hạt ánh sáng đến được trạm trên mặt đất. Sự nhiễu loạn cũng có thể làm biến dạng hoặc rung các chùm tia laser, đến mức tín hiệu ánh sáng trở nên quá mờ để đọc được, đặc biệt là ở các khu vực đô thị có hoạt động của con người với cường độ cao.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở Thẩm Dương cho biết họ đã phát triển một loại gương kính thiên văn có thể thay đổi hình dạng nhờ tích điện, để giảm hiệu ứng mờ do nhiễu động không khí gây ra. Một số đột phá về lượng tử đã được ứng dụng ngay lập tức trong truyền thông laser, chứng tỏ thành công từ sự đầu tư mạnh mẽ của Trung Quốc vào các chương trình lượng tử.
Mozi - vệ tinh lượng tử đầu tiên trên thế giới, đã đạt tốc độ tải xuống đáng kinh ngạc 5,1GB mỗi giây vào năm 2016, nhờ thiết bị laser nhạy cảm do các nhà khoa học lượng tử Trung Quốc phát triển.
Ngay sau thí nghiệm Mozi, phòng thí nghiệm vũ trụ Tiangong 2 của Trung Quốc đã tiến hành liên lạc bằng tia laser không gian mặt đất đầu tiên trên thế giới vào ban ngày, vượt qua một trở ngại lớn khác trong ứng dụng thực tế.
Năm 2019, một trạm laser mặt đất ở tây nam Trung Quốc đã tải dữ liệu từ vệ tinh thử nghiệm Shijian 20 với tốc độ kỷ lục 10GB mỗi giây.
Video: SCMP
Trong những năm gần đây, các nhà chức trách vũ trụ Trung Quốc đã công bố kế hoạch phóng một số lượng lớn các vệ tinh liên lạc nhỏ vào quỹ đạo thấp hơn Trái đất.
Trong khi Starlink của SpaceX - một chòm sao vệ tinh cung cấp khả năng truy cập internet cho Trái Đất - bị giới hạn ở băng thông khoảng 200MB, các mạng Trung Quốc sẽ sử dụng công nghệ laser để tăng tốc độ với chi phí thấp hơn, một số nhà nghiên cứu tham gia chương trình chia sẻ.
Các tài sản không gian trên quỹ đạo Trái đất, Mặt trăng và Sao Hỏa của Trung Quốc đang tăng lên nhanh chóng và việc liên kết chúng bằng cách sử dụng chùm tia laser có thể cải thiện hiệu suất của chúng.
Theo đó, độ chính xác định vị tổng thể của mạng Bắc Đẩu có thể tăng lên từ 6 đến 40 lần bằng cách đồng bộ hóa đồng hồ nguyên tử của vệ tinh với chùm tia laser, theo một nghiên cứu quân sự của Trung Quốc năm ngoái.
Chính phủ và quân đội Trung Quốc cũng đã cân nhắc việc soạn thảo một tiêu chuẩn quốc tế về liên lạc bằng laser để củng cố vị trí hàng đầu của Trung Quốc trong lĩnh vực này.
Theo SCMP