NASA hiện có thể giao tiếp với tàu vũ trụ của mình bằng tia laser

NASA đang gặp một vấn đề nan giải trong việc giao tiếp với trang thiết bị của mình ngoài không gian: Tần số vô tuyến mà tàu vũ trụ sử dụng để liên lạc đang trở nên quá bận rộn. Khi ngày càng có nhiều sứ mệnh được gửi vào không gian bên ngoài và khi các sứ mệnh này mang theo các thiết bị ngày càng tinh vi, lượng dữ liệu cần gửi trở lại Trái đất đang tăng lên vượt quá khả năng của các hệ thống truyền thông vô tuyến hiện tại.

Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng tần số cao hơn, có thể truyền tải nhiều dữ liệu hơn. Nhưng trước khi bất kỳ hệ thống truyền thông mới nào có thể được đưa vào sử dụng rộng rãi, nó phải được thử nghiệm thật kỹ lưỡng.

Đó chính là mục tiêu của một dự án thử nghiệm mới có tên Deep Space Optical (DSOC) Communications, đã được triển khai cùng với sứ mệnh Psyche hướng đến vành đai tiểu hành tinh chính của hệ mặt trời, để kiểm tra xem liệu có thể sử dụng tia laser để truyền thông hiệu quả hơn hay không. Thí nghiệm đã gửi lại dữ liệu thử nghiệm đầu tiên vào năm ngoái và đầu năm nay. Kết quả là dữ liệu thực tế từ tàu vũ trụ đã được gửi lại thành công về Trái đất.

Hiện tại, dự án DSOC đã đạt được một cột mốc mới khi hoàn thành giai đoạn hoạt động đầu tiên, và đã gửi thành công dữ liệu từ khoảng cách 290 triệu dặm — đây cũng là khoảng cách tối đa giữa Trái Đất và Sao Hỏa ở vị trí xa nhất.

“Cột mốc này rất quan trọng. Giao tiếp bằng laser đòi hỏi mức độ chính xác rất cao và trước khi ra mắt Psyche, chúng ta hoàn toàn không biết hiệu suất truyền tải sẽ giảm bao nhiêu ở khoảng cách xa nhất”, Meera Srinivasan, người đứng đầu dự án DSOC cho biết trong một tuyên bố. “Giao tiếp quang học có thể là một phương pháp mạnh mẽ và mang tính chuyển đổi để khám phá hệ mặt trời”.

Trước đó, các kỹ sư đã tự tin rằng truyền thông bằng laser là khả thi và họ đã ước tính được độ chính xác của chúng trên những khoảng cách rất xa. Nhưng trong bất kỳ công nghệ vũ trụ nào, điều quan trọng là phải luôn kiểm tra xem mọi thứ có hoạt động chính xác trên cả lý thuyết cũng như thực tế hay không. Một trong những thách thức chính đối với DSOC là đảm bảo rằng các ăng-ten trên mặt đất và tàu vũ trụ có thể hướng về nhau đủ chính xác để gửi dữ liệu qua những khoảng cách rất xa.

Nhóm nghiên cứu cũng muốn thử nghiệm tốc độ dữ liệu mà họ có thể mong đợi khi sử dụng giao tiếp laser từ các khoảng cách khác nhau. Ở khoảng cách 33 triệu dặm, tương đương với sao Hỏa ở vị trí gần Trái Đất nhất, DSOC đạt tốc độ bit là 267 megabit/giây, tương tự như tốc độ internet băng thông rộng. Ở khoảng cách xa hơn nhiều là 240 triệu dặm, tốc độ đạt được vẫn lên tới 6,25 megabit/giây. Có thể thấy khoảng cách khiến tốc độ bit giảm đáng kể, nhưng vẫn nhanh hơn nhiều so với tốc độ có thể đạt được với các hệ thống truyền thông vô tuyến hiện tại.

Hiện tại, giai đoạn đầu tiên của bài kiểm tra đã hoàn tất, máy thu phát đã được tắt nguồn. Nhưng thử nghiệm vẫn chưa kết thúc, và sẽ được khởi động lại vào tháng tới để kiểm tra xem phần cứng có thể tồn tại trong không gian một năm và tiếp tục hoạt động tốt hay không.