Làm thế nào để chuyển dữ liệu vệ tinh về Trái Đất hiệu quả hơn?

Vệ tinh thu thập dữ liệu từ Trái Đất

Christopher Richins Has từng có một công việc khó hiểu trong danh sách những việc cần làm của mình khi còn trẻ, đó là “khởi tạo một công ty vũ trụ đa quốc gia”.

Trước đó, anh từng làm việc cho Sea Launch - một công ty đặt tên lửa của Nga và Ukraine lên tàu của Na Uy, đưa tàu ra vùng biển xích đạo và phóng từ mặt biển xa xôi ấy một vệ tinh lên quỹ đạo. Một hành động mà Christopher thừa nhận là “thứ ngầu nhất, giả tưởng giống phim James Bond - Điệp viên 007 nhất mà anh từng nghe tới”.

Tại công ty này, anh có dịp học hỏi thêm về ngành công nghiệp vũ trụ, về các thiết bị vệ tinh và cách làm việc với các đối tác quốc tế. Một bước đệm vững chãi để đạt đước ước mơ “một công ty vũ trụ đa quốc gia” của mình

Nhiều năm sau, công ty Planetary Resources chuyên khai khoáng thiên thạch và quan sát Trái Đất từ trên vệ tinh đã tuyển dụng Christopher Richins Has. Suy nghĩ sâu hơn về nhu cầu tàu vũ trụ của họ, anh biết rằng nhiệm vụ mà công ty đa quốc gia của mình trong tương lai sẽ phải làm là thu thập dữ liệu từ không gian.

Hệ thống vệ tinh hiện tại đang hoạt động kém hiệu quả

Rất nhiều các công ty trong ngành này, như Planet, đang phóng lên những vệ tinh có giá trị thấp. Mỗi vệ tinh ấy lại thu thập nhiều byte dữ liệu từ Trái đất. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để tải tất cả dữ liệu đó về Trái Đất, trong khi không phải công ty nào cũng đều có đủ nguồn lực để xây dựng mạng lưới truyền thông toàn cầu. Richins đang cố gắng để lấp đầy lỗ hổng đó, với một mô hình chia sẻ (có tính phí) đường truyền tín hiệu từ vệ tinh.

Khu vực quỹ đạo thấp của Trái Đất có tới hàng trăm vệ tinh đang lơ lửng và chúng chỉ có thể truyền tín hiệu về dữ liệu của họ đến một trạm dưới mặt đất khi cả vệ tinh và trạm đều đang nằm trong tầm nhìn của nhau.

Quá trình này chỉ xảy ra 1 lần trong 1 giờ 30 phút và chỉ diễn ra trong chưa đầy 10 phút. Vì vậy, các công ty vệ tinh phải tải từng chút một các thông tin dữ liệu số từ bầu trời, phục vụ cho một phần nhỏ trong ngày từ bất kỳ vị trí nào trên toàn cầu.

Các tập đoàn giàu kinh nghiệm trên thế giới chỉ đơn giản là xây dựng các lưới ăng ten để giữ liên lạc với vệ tinh của họ. Richins cho biết “Nhưng đối với các công ty nhỏ hơn, không phải là NASA hay Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, rất khó để tự xây dựng được những đĩa ăng-ten lớn rải rác khắp nơi trên thế giới”.

Điều gì sẽ xảy ra nếu có thể lấy thời gian thừa, khoảng thời gian không hoạt động ở các trạm thu trên mặt đất và bán nó cho các công ty nhỏ hơn? Có lẽ đó là tất cả những gì các công ty này cần khi mà mỗi trạm thu chỉ có thể nhận tín hiệu từ vệ tinh trong vài phút quá ngắn ngủi tại một thời điểm.

Liên kết và chia sẻ để tăng năng suất thu thập dữ liệu từ vệ tinh

Richins đã giữ ý tưởng này trong ba năm, khi mà thế giới vẫn còn chưa sẵn sàng cho nó: Trong năm 2012, chưa đến 40 vệ tinh từ 1 – 50 kg dã đi vào không gian, theo phân tích của tập đoàn SpaceWorks. Nhưng đến 2015, khi anh cùng Olga Gershenzon đồng sáng lập nên một công ty có tên RBC Signals, số vệ tinh lên quỹ đạo đã tăng lên hơn 120.

RBC Signals đã tới gặp những chủ sở hữu của các hệ thống đĩa ăng-ten ấy và đưa ra đề nghị hợp tác. Bởi lẽ những trạm này cũng chẳng hoạt động liên tục, thời gian để không sẽ rất phí phạm.

Cho đến nay, những chủ sở hữu của khoảng 30 ăng ten đều sẵn sàng hợp tác và chia sẻ, giúp cho RBC Signals khởi chạy “dịch vụ cơ sở hạ tầng” hồi năm 2016. RBC cũng đang lên kết hoạch xây dựng mạng lưới chia sẻ kinh tế theo cách riêng của mình. Họ đang nhắm vào mục tiêu là 2.400 vệ tinh nhỏ, sẽ được đưa lên quỹ đạo trong khoảng từ năm 2017 đến năm 2022.

Những nhà khai thác nhỏ sẽ không muốn bỏ tiền vào việc xây dựng những ăng ten đắt tiền. Những công tykhông liên kết với NASA hay Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ chỉ có thể trả tiền cho khoảng thời gian mà họ cần, với một loại dịch vụ chia nhiều gói thuê bao.

RBC không phải là công ty duy nhất đáp ứng nhu cầu của các trạm trên mặt đất. Công ty Na Uy KSAT đã bổ sung các ăng ten nhỏ có thể liên kết với vệ tinh, được tối ưu hóa cho mạng riêng của họ. Trong khi đó, công ty LeafSpace của Italy thì đang xây dựng một mạng lưới riêng các máy thu dành cho các vệ tinh nhỏ trên quỹ đạo. Spaceflight Networks cũng cung cấp một loại “gói dữ liệu” cho phép truy cập vào ăng ten của họ và của các đối tác.

Vì thế, hơn 2000 vệ tinh sẽ có thể được phóng trong 5 năm tới, sẽ được lựa chọn giữa việc tách nhau ra hay liên kết lại, dùng riêng hay chia sẻ. Cuộc cạnh tranh này sẽ giảm chi phí truyền dữ liệu xuống thấp hơn, để cộng đồng vệ tinh vừa và nhỏ hiện tại và các công ty mới khởi sự có thể tập trung khai thác khả năng của công cụ mà họ sở hữu hơn là việc chỉ “hóng” khi nào có thể thu được dữ liệu như trước đây.

Và ngành công nghiệp mới nổi trên mặt đất này sẽ đảm bảo một điều: Không có nhà sản xuất tàu vũ trụ nhỏ nào sẽ phải xây dựng trạm mặt đất riêng của mình nếu họ không muốn.