Kỷ lục mới trên quỹ đạo tầm cao

Mới đây, Viện Nghiên cứu Thông tin Hàng không vũ trụ (AIR) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã công bố một cột mốc quan trọng: thực hiện thành công thử nghiệm truyền thông laser giữa vệ tinh và mặt đất với tốc độ lên tới 100 Gigabit mỗi giây (Gbps). Đây là tốc độ cao nhất từng được ghi nhận trong các thử nghiệm thực tế tại quốc gia này, đánh dấu một bước tiến khổng lồ so với các phương thức truyền tin bằng sóng vô tuyến truyền thống.

Thử nghiệm được thực hiện thông qua vệ tinh Shijian-20 – vệ tinh truyền thông tiên tiến nhất của Trung Quốc hiện nay, đang vận hành ở quỹ đạo địa tĩnh (GEO). Điểm đáng chú ý là khoảng cách truyền dẫn ở quỹ đạo này lên tới khoảng 36.000 km, đòi hỏi độ chính xác cực cao trong việc điều hướng chùm tia laser.

"Nếu so sánh việc liên lạc laser giữa không gian và mặt đất với việc xây dựng một cây cầu bắc qua một dòng sông nước chảy xiết, thì việc đạt được tốc độ truyền tải 10 Gbps giống như việc xây dựng một cây cầu một làn đường với cấu trúc tương đối đơn giản," Li Yalin, kỹ sư cao cấp tại AIR và trưởng nhóm kỹ thuật, cho biết.

"Việc đạt được tốc độ truyền tải 120 Gbps tương tự như việc xây dựng một cây cầu đường cao tốc nhiều làn. Nó không chỉ đòi hỏi việc xây dựng nhanh chóng để thiết lập kết nối kịp thời mà còn phải đảm bảo hiệu quả giao thông cực cao với nhiều làn đường hoạt động song song. Độ khó về mặt kỹ thuật tăng lên theo cấp số nhân," ông Li nhấn mạnh.

Giải bài toán "tắc nghẽn" dữ liệu không gian

Trong kỷ nguyên của dữ liệu lớn, các vệ tinh quan sát trái đất và viễn thám đang tạo ra lượng thông tin khổng lồ mỗi ngày. Tuy nhiên, công nghệ truyền thông bằng sóng vô tuyến (RF) hiện tại đã chạm ngưỡng giới hạn về băng thông và thường xuyên xảy ra tình trạng nhiễu sóng.

Việc chuyển sang sử dụng laser – hay còn gọi là truyền thông quang học không gian – mang lại những lợi thế vượt trội. Với băng thông rộng gấp hàng chục lần và khả năng bảo mật cao, công nghệ này cho phép tải xuống các hình ảnh độ phân giải siêu cao hoặc dữ liệu khoa học phức tạp chỉ trong vài giây thay vì vài giờ như trước đây. Thành công này chứng minh rằng hệ thống của Trung Quốc đã đạt đến độ chín muồi về khả năng bám bắt và duy trì kết nối ổn định xuyên qua bầu khí quyển.

Làm chủ công nghệ cốt lõi

Để đạt được tốc độ 100Gbps, đội ngũ kỹ sư đã phải vượt qua những thách thức kỹ thuật khắc nghiệt nhất, đặc biệt là hiện tượng nhiễu loạn khí quyển làm tán xạ chùm tia laser. Hệ thống đã sử dụng các thuật toán điều khiển thích nghi tiên tiến để hiệu chỉnh đường truyền trong thời gian thực, đảm bảo tín hiệu luôn đi đúng hướng và toàn vẹn khi chạm đến trạm thu mặt đất.

Bên cạnh đó, việc làm chủ các thiết bị đầu cuối laser có trọng lượng nhẹ và hiệu suất cao đã giúp tối ưu hóa không gian trên vệ tinh. Điều này không chỉ khẳng định vị thế dẫn đầu của Trung Quốc trong lĩnh vực truyền thông lượng tử và quang học mà còn đặt nền móng vững chắc cho việc xây dựng mạng lưới internet vệ tinh thế hệ mới với dung lượng cực lớn.

Thành tựu truyền dẫn 100Gbps giữa vệ tinh địa tĩnh và mặt đất không chỉ là một con số kỷ lục, mà là lời giải cho bài toán kết nối toàn cầu trong tương lai. Khi rào cản về tốc độ được dỡ bỏ, sự phối hợp giữa hạ tầng không gian và mặt đất sẽ trở nên liền mạch, thúc đẩy mạnh mẽ các lĩnh vực từ dự báo thiên tai, nghiên cứu khoa học đến viễn thông dân dụng trên quy mô toàn cầu.