NASA phát triển công nghệ truyền thông tin nhanh hơn 100 lần trong vũ trụ

Các thiết bị đầu tiên dự kiến sẽ được triển khai trên Trạm Vũ trụ quốc tế vào năm 2020.

Như chúng ta đều biết, truyền trông tin qua các khoảng cách xa trong vũ trụ là một thách thức rất lớn. Hiện nay, đa số công nghệ thực hiện điều này đều dựa trên sóng vô tuyến.

Được sử dụng từ năm 1957, khi Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên Sputnik, đến nay truyền thông vô tuyến đã bộc lộ nhiều hạn chế. Nhận ra điều này từ lâu, NASA đã tập trung nghiên cứu các thiết bị truyền thông tin mới dựa trên ánh sáng.

Dự án mới nhất của họ trong lĩnh vực này mang tên Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Trong đó, tập trung số lượng lớn các nhà khoa học để tìm cách phát triển công nghệ truyền thông sử dụng laser. NASA hứa hẹn nó sẽ nhanh hơn sử dụng sóng vô tuyến từ 10 đến 100 lần. Các thiết bị đầu tiên dự kiến sẽ được triển khai trên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS) vào năm 2020.

Mô phỏng công nghệ trong dự án LCRD.

Đây không phải lần đầu tiên NASA thử nghiệm công nghệ viễn thông không gian sử dụng laser thay cho tín hiệu vô tuyến. Năm 2013, Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ cũng đã đạt tốc độ kỷ lục trong giao tiếp dữ liệu với vệ tinh Mặt Trăng bằng công nghệ này.

NASA đã liên lạc với LADEE, vệ tinh nghiên cứu khí quyển và bụi Mặt Trăng, ở tốc độ 622 Mbps tải về và 20 Mbps tải lên.

Tuy nhiên, dự án LCRD là thực sự mới. Đây là lần đầu tiên họ sử dụng một modem tích hợp quang tử tiên tiến được mệnh danh là ILLUMA. Thiết bị này chỉ có kích thước tương đương một chiếc điện thoại di dộng, nhỏ hơn nhiều lần các máy thu quang sử dụng trong tàu không gian ngày nay. Để có được điều này, NASA đã cố gắng lập trình nhiều chức năng chạy trên một vi mạch duy nhất.

"Mạch tích hợp quang tử là một mạch tích hợp giống như bình thường, ngoại trừ việc nó sử dụng ánh sáng, thay cho các điện tử, để thực hiện các chức năng quang học", Don Cornwell, giám đốc Bộ phận Viễn thông và định vị tiên tiến của NASA cho biết.

"Công nghệ này sẽ được sử dụng cho tất cả các sứ mệnh của NASA, chứ không chỉ dự án LCRD".

Cũng phải nói rằng, từ lâu mạch quang tử đã được đưa vào nghiên cứu. Nhưng việc có thể tinh chỉnh công nghệ này để ngăn chặn nghẽn tốc độ đến giờ vẫn là thách thức lớn. NASA, nếu có thể làm được điều này, sẽ mở ra nhiều lợi ích rất thiết thực.

Nó sẽ là một thiết bị nhỏ hơn mang hiệu suất lớn hơn. Đặc biệt, giống với mạch điện tử thông thường, mạch quang tử khả thi để chế tạo hàng loạt với công nghệ quang khắc.

Mike Krainak đến từ Trung tâm Vũ trụ Goddark, NASA.

"Chúng tôi đã thúc đẩy quá trình làm việc trong một thời gian dài", người đứng đầu dự án ILLUMA, Mike Krainak đến từ Trung tâm Vũ trụ Goddark, NASA nói. "Công nghệ này sẽ đơn giản hóa thiết kế của hệ thống quang học. Nó giảm kích thước và năng lượng tiêu thụ, đồng thời cải thiện độ tin cậy. Những chức năng mới có thể được thực hiện với chi phí thấp hơn".

Chưa dừng lại ở đó, modem mới không bị giới hạn ở những ứng dụng cho viễn thông vũ trụ. Công nghệ quang tử này hoàn toàn có thể được phát triển phục vụ đời sống từ chuẩn đoán hình ảnh y tế đến truyền thông Internet.

"Rõ ràng, chiến lược của chúng tôi là tận dụng mạch tích hợp quang tử để tạo nên một cuộc cách mạng trong truyền thông liên hành tinh", Krainak nói. "Tuy nhiên, về cơ bản điều chúng tôi làm là cung cấp một phương thức truyền thông nhanh hơn".

Cũng theo Krainak, không chỉ riêng NASA, cả cộng đồng khoa học, Google và Facebook đã bắt đầu để ý tới công nghệ này. Khi NASA hay một đơn vị nghiên cứu nào đó có thể đạt được chi phí sản xuất nhỏ hơn công nghệ sợi quang, tất cả mọi hoạt động truyền thông trên Trái Đất sẽ đều hoạt động trên nó.