Trung Quốc truyền dữ liệu từ vệ tinh cách 36.000 km với tốc độ gấp 5 lần Starlink

Các nhà khoa học Trung Quốc đã sử dụng tia laser 2 watt để đẩy dữ liệu từ quỹ đạo 36.000km qua bầu trời nhiễu động đến Trái Đất với tốc độ 1Gbps, nhanh hơn Starlink 5 lần. Ảnh: Shutterstock.

Hãy tưởng tượng việc truyền một bộ phim HD từ Thượng Hải đến Los Angeles, khoảng cách gấp 3 lần chiều rộng Thái Bình Dương, chỉ trong chưa đầy 5 giây, bằng một nguồn sáng yếu như đèn ngủ.

Nghe như khoa học viễn tưởng, nhưng điều này đã trở thành hiện thực. Trong khi hệ thống Starlink – hoạt động ở quỹ đạo chỉ cách Trái Đất vài trăm km – đạt tốc độ tối đa chỉ vài megabit/giây, thì một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã sử dụng tia laser công suất chỉ 2 watt (yếu như ánh nến), từ một vệ tinh bí mật ở quỹ đạo địa tĩnh cách mặt đất hơn 36.000 km – gấp hơn 60 lần độ cao của Starlink – để truyền dữ liệu xuống Trái Đất với tốc độ lên tới 1Gbps, nhanh gấp 5 lần Starlink.

Dù laser truyền dữ liệu từ vệ tinh có tốc độ cao, chúng vẫn gặp chướng ngại lớn: nhiễu loạn khí quyển, thứ khiến chùm sáng bị tán xạ, tạo ra các tín hiệu yếu và nhòe trên diện rộng khi đến mặt đất.

Trước đây, các nhóm nghiên cứu trên thế giới đã cố gắng giải quyết vấn đề này bằng 2 kỹ thuật riêng biệt: quang học thích ứng (AO) để làm sắc nét lại tia laser bị méo, hoặc thu đa chế độ (MDR) để thu được tín hiệu tán xạ – nhưng khi gặp nhiễu loạn mạnh, từng phương pháp riêng lẻ đều thất bại.

Nhóm nghiên cứu do ông Ngô Kiến, giáo sư tại Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh, và ông Lưu Siêu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, dẫn đầu đã đề xuất một giải pháp mang tính "đột phá": kết hợp quang học thích ứng và thu đa chế độ, gọi tắt là AO-MDR.

“Phương pháp này giúp ngăn chặn hiệu quả tình trạng suy giảm chất lượng truyền dữ liệu do công suất tín hiệu cực thấp”, nhóm của ông Ngô và ông Lưu viết trong bài nghiên cứu được bình duyệt, đăng trên Tạp chí Quang học Trung Quốc,, Acta Optica Sinica ngày 3/6.

Họ đã kiểm nghiệm hệ thống tại một đài thiên văn ở Lệ Giang, tây nam Trung Quốc, sử dụng kính thiên văn đường kính 1,8 mét nhắm tới một vệ tinh không được tiết lộ tên, cách xa 36.705 km. Bên trong kính thiên văn này là 357 gương siêu nhỏ có khả năng "nắn" lại chùm laser bị méo và giảm mạnh độ sai lệch sóng.

Một bộ chuyển đổi nhiều mặt phẳng (MPLC) sẽ tách ánh sáng đi vào sợi quang đa chế độ thành 8 kênh cơ bản. Trong đó, 3 kênh tín hiệu mạnh nhất sẽ được lựa chọn và kết hợp theo thời gian thực nhờ thuật toán “chọn đường truyền tối ưu” được điều khiển bởi chip tùy chỉnh.

Kết quả cho thấy tín hiệu tăng vọt rõ rệt. Việc kết hợp AO và MDR tạo ra hiệu ứng cộng hưởng, mang lại hiệu suất cao hơn nhiều so với AO đơn thuần – đặc biệt trong các ngưỡng yêu cầu độ tin cậy cao.

“Hiệu ứng cộng này đã được ghi nhận nhất quán trong nhiều lần kiểm nghiệm”, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.

Phương pháp mới cũng giảm mạnh tỷ lệ lỗi. Khả năng nhận được tín hiệu khả dụng đã tăng từ 72% lên 91,1%, yếu tố then chốt khi truyền các dữ liệu có giá trị cao.

Trung Quốc hiện đang giữ vai trò dẫn đầu thế giới trong phát triển công nghệ truyền thông laser ngoài không gian. Năm 2020, vệ tinh Thực Tiễn-20 (Shijian-20) của Trung Quốc từng lập kỷ lục với tốc độ truyền laser từ quỹ đạo địa tĩnh lên tới 10Gbps.

Tuy nhiên, công suất laser trên Thực Tiễn-20 vẫn được giữ bí mật. Quân đội Mỹ được cho là đã điều một vệ tinh tiếp cận để do thám Thực Tiễn-20, nhưng vệ tinh Trung Quốc đã di chuyển khỏi khu vực tiếp cận.

Thu Quyên