From Beijing with Love✔
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Ngày 29 tháng 8, theo các báo cáo từ CCTV News, China News Network và các phương tiện truyền thông khác, Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Ứng dụng Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã công bố một bước đột phá quan trọng trong thí nghiệm liên lạc laser Trái đất-Mặt trăng của Trung Quốc. Sau hơn một năm thử nghiệm trên quỹ đạo, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã thiết lập thành công liên kết laser hai chiều ở khoảng cách hơn 400.000 km giữa Trái đất và Mặt trăng, lần đầu tiên đạt được khả năng liên lạc laser hai chiều tốc độ cao giữa hai "Trái đất" này. Điều này đánh dấu sự gia nhập chính thức của Trung Quốc vào lĩnh vực liên lạc laser không gian giữa Trái đất và Mặt trăng, vượt ra ngoài quỹ đạo gần Trái đất.
Theo báo Khoa học và Công nghệ hàng ngày, truyền thông laser trong không gian là một phương pháp truyền thông sử dụng laser để truyền tải thông tin, mang lại những ưu điểm như băng thông rộng, tốc độ cao, định hướng chính xác và tính bảo mật tốt. Tuy nhiên, khoảng cách càng lớn thì thách thức về mặt công nghệ càng cao.
Yang Lei, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Ứng dụng Không gian, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết: "Truyền thông laser trong không gian sâu luôn phải đối mặt với ba thách thức lớn: khoảng cách thường lên đến hàng trăm nghìn km, khiến việc căn chỉnh chùm tia chính xác trở nên vô cùng khó khăn; tín hiệu quá yếu khi đến mặt đất đến mức gần như không thể thu được; và tốc độ truyền tải vẫn còn thấp." Theo ông, nhóm nghiên cứu đã giải quyết thành công ba vấn đề lớn này thông qua năm năm nghiên cứu kỹ thuật liên tục để chuẩn bị cho sứ mệnh thử nghiệm truyền thông laser Trái đất-Mặt trăng.
Đối mặt với vấn đề "lệch hướng", nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một phương pháp mới: bằng cách xem xét toàn diện các yếu tố khác nhau như quỹ đạo vệ tinh, sai số lắp đặt kính viễn vọng, khúc xạ khí quyển và thời gian bay của tia laser, vệ tinh trong không gian và kính viễn vọng đặt trên mặt đất được giữ thẳng hàng trong suốt quá trình di chuyển để đảm bảo tia laser chiếu sáng chính xác vị trí đã được xác định trước. Điều này tương tự như việc chiếu chính xác một chùm tia sáng cực mỏng xuyên qua một "lỗ kim" di chuyển với tốc độ cao từ khoảng cách 400.000 km.
Sau khi giải quyết được "khó khăn trong việc nhắm mục tiêu", một vấn đề mới nảy sinh: khi tia laser di chuyển 400.000 km để đến mặt đất, nó đã trở nên quá yếu đến nỗi chỉ còn lại một vài photon. Kính viễn vọng đặt trên mặt đất chỉ có thể thu nhận được một lượng tín hiệu rất nhỏ, và ánh trăng, ánh sao và ánh đèn thành phố sẽ gây nhiễu thêm. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một "máy dò siêu nhạy" có khả năng phát hiện từng photon riêng lẻ và phát triển một thuật toán nhận dạng tín hiệu phức tạp để "lọc ra" tín hiệu hiệu quả từ lượng nhiễu khổng lồ. Điều này giống như việc nghe chính xác âm thanh của một chiếc kim rơi trong một thành phố ồn ào, nhộn nhịp cách xa hàng nghìn dặm.
Sơ đồ minh họa hệ thống liên lạc laser hai chiều quy mô Trái Đất-Mặt Trăng.
Thử thách cuối cùng là tăng tốc độ truyền tải. Thông qua một loạt các đột phá công nghệ, các nhà nghiên cứu đã cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý dữ liệu. Thí nghiệm ban đầu này đã đạt được tốc độ tải lên là 1,25 Mbps (megabit mỗi giây) và tốc độ tải xuống là 100 Mbps.
Yang Lei đưa ra một ví dụ: "Lấy hình ảnh mặt trăng độ phân giải cao 8K làm ví dụ, việc truyền tải bằng liên kết vi sóng 5Mbps truyền thống mất khoảng 4 đến 5 phút; nhưng với giao tiếp laser 100Mbps, chỉ mất khoảng 12 giây."
"Tuyến đường cao tốc thông tin giữa Trái Đất và Mặt Trăng hiện đã được thiết lập, và trong tương lai chúng ta sẽ có thể thu thập được ngày càng nhiều dữ liệu khoa học độc đáo", ông Yang Lei cho biết. Ông nói thêm rằng khả năng truyền tải thông tin tốc độ cao, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp trong không gian Trái Đất-Mặt Trăng được hình thành bởi các công nghệ liên quan cũng sẽ cung cấp phương tiện truyền tải thông tin tốc độ cao mới cho các hoạt động đổ bộ lên Mặt Trăng có người lái, xây dựng trạm nghiên cứu Mặt Trăng và thám hiểm không gian sâu của Trung Quốc, hỗ trợ khoa học vũ trụ và ứng dụng của Trung Quốc đạt được nhiều kết quả khoa học độc đáo hơn và tốt hơn.
Được biết, sứ mệnh này do Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Ứng dụng Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, phối hợp với Phòng thí nghiệm Chiết Giang, Đài quan sát Thiên văn Vân Nam thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Viện Công nghệ Vi hệ thống và Thông tin Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và các tổ chức khác, và được thực hiện bởi một vệ tinh (DRO-A) hoạt động trên quỹ đạo nghịch hành tầm xa.
Theo báo Khoa học và Công nghệ hàng ngày, truyền thông laser trong không gian là một phương pháp truyền thông sử dụng laser để truyền tải thông tin, mang lại những ưu điểm như băng thông rộng, tốc độ cao, định hướng chính xác và tính bảo mật tốt. Tuy nhiên, khoảng cách càng lớn thì thách thức về mặt công nghệ càng cao.
Yang Lei, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Ứng dụng Không gian, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết: "Truyền thông laser trong không gian sâu luôn phải đối mặt với ba thách thức lớn: khoảng cách thường lên đến hàng trăm nghìn km, khiến việc căn chỉnh chùm tia chính xác trở nên vô cùng khó khăn; tín hiệu quá yếu khi đến mặt đất đến mức gần như không thể thu được; và tốc độ truyền tải vẫn còn thấp." Theo ông, nhóm nghiên cứu đã giải quyết thành công ba vấn đề lớn này thông qua năm năm nghiên cứu kỹ thuật liên tục để chuẩn bị cho sứ mệnh thử nghiệm truyền thông laser Trái đất-Mặt trăng.
Đối mặt với vấn đề "lệch hướng", nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một phương pháp mới: bằng cách xem xét toàn diện các yếu tố khác nhau như quỹ đạo vệ tinh, sai số lắp đặt kính viễn vọng, khúc xạ khí quyển và thời gian bay của tia laser, vệ tinh trong không gian và kính viễn vọng đặt trên mặt đất được giữ thẳng hàng trong suốt quá trình di chuyển để đảm bảo tia laser chiếu sáng chính xác vị trí đã được xác định trước. Điều này tương tự như việc chiếu chính xác một chùm tia sáng cực mỏng xuyên qua một "lỗ kim" di chuyển với tốc độ cao từ khoảng cách 400.000 km.
Sau khi giải quyết được "khó khăn trong việc nhắm mục tiêu", một vấn đề mới nảy sinh: khi tia laser di chuyển 400.000 km để đến mặt đất, nó đã trở nên quá yếu đến nỗi chỉ còn lại một vài photon. Kính viễn vọng đặt trên mặt đất chỉ có thể thu nhận được một lượng tín hiệu rất nhỏ, và ánh trăng, ánh sao và ánh đèn thành phố sẽ gây nhiễu thêm. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một "máy dò siêu nhạy" có khả năng phát hiện từng photon riêng lẻ và phát triển một thuật toán nhận dạng tín hiệu phức tạp để "lọc ra" tín hiệu hiệu quả từ lượng nhiễu khổng lồ. Điều này giống như việc nghe chính xác âm thanh của một chiếc kim rơi trong một thành phố ồn ào, nhộn nhịp cách xa hàng nghìn dặm.
Sơ đồ minh họa hệ thống liên lạc laser hai chiều quy mô Trái Đất-Mặt Trăng.
Thử thách cuối cùng là tăng tốc độ truyền tải. Thông qua một loạt các đột phá công nghệ, các nhà nghiên cứu đã cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý dữ liệu. Thí nghiệm ban đầu này đã đạt được tốc độ tải lên là 1,25 Mbps (megabit mỗi giây) và tốc độ tải xuống là 100 Mbps.
Yang Lei đưa ra một ví dụ: "Lấy hình ảnh mặt trăng độ phân giải cao 8K làm ví dụ, việc truyền tải bằng liên kết vi sóng 5Mbps truyền thống mất khoảng 4 đến 5 phút; nhưng với giao tiếp laser 100Mbps, chỉ mất khoảng 12 giây."
"Tuyến đường cao tốc thông tin giữa Trái Đất và Mặt Trăng hiện đã được thiết lập, và trong tương lai chúng ta sẽ có thể thu thập được ngày càng nhiều dữ liệu khoa học độc đáo", ông Yang Lei cho biết. Ông nói thêm rằng khả năng truyền tải thông tin tốc độ cao, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp trong không gian Trái Đất-Mặt Trăng được hình thành bởi các công nghệ liên quan cũng sẽ cung cấp phương tiện truyền tải thông tin tốc độ cao mới cho các hoạt động đổ bộ lên Mặt Trăng có người lái, xây dựng trạm nghiên cứu Mặt Trăng và thám hiểm không gian sâu của Trung Quốc, hỗ trợ khoa học vũ trụ và ứng dụng của Trung Quốc đạt được nhiều kết quả khoa học độc đáo hơn và tốt hơn.
Được biết, sứ mệnh này do Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Ứng dụng Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, phối hợp với Phòng thí nghiệm Chiết Giang, Đài quan sát Thiên văn Vân Nam thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Viện Công nghệ Vi hệ thống và Thông tin Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và các tổ chức khác, và được thực hiện bởi một vệ tinh (DRO-A) hoạt động trên quỹ đạo nghịch hành tầm xa.
