'TeraNet' của Đại học Tây Úc, một mạng lưới các trạm mặt đất quang học chuyên về truyền thông không gian tốc độ cao, đã nhận thành công tín hiệu laser từ một vệ tinh quỹ đạo Trái đất thấp của Đức. Bước đột phá này mở đường cho việc tăng gấp 1,000- lần băng thông truyền thông giữa không gian và Trái đất.
TeraNet 1, Trạm Mặt đất Quang học Tây Úc tại Đại học Tây Úc. Tín dụng hình ảnh: Danail Obreschkow, Trung tâm Vũ trụ Quốc tế
Thử nghiệm truyền thông laser của TeraNet với OSIRISv1 đánh dấu bước tiến cho Tây Úc trong việc thay thế các hệ thống vô tuyến lỗi thời bằng laser tốc độ cao trong truyền thông không gian. Được Chính phủ Úc tài trợ, mạng lưới này được thiết kế để hỗ trợ nhiều nhiệm vụ khác nhau và cải thiện khả năng truyền dữ liệu trên nhiều lĩnh vực.
Nhóm TeraNet, do Phó Giáo sư Sascha Schediwy dẫn đầu tại nút Trung tâm nghiên cứu thiên văn vô tuyến quốc tế (ICRAR) của Đại học Tây Úc, đã nhận được tín hiệu laser từ OSIRISv1, một tải trọng truyền thông laser tại Viện truyền thông và dẫn đường của Trung tâm hàng không vũ trụ Đức (DLR). OSIRISv1 được gắn trên vệ tinh Flying Laptop của Đại học Stuttgart. Các tín hiệu được phát hiện bằng cách sử dụng hai trạm mặt đất quang học TeraNet trong một lần bay ngang qua vệ tinh vào thứ năm tuần trước.
"Cuộc trình diễn này là bước đầu tiên quan trọng trong việc thiết lập mạng lưới truyền thông không gian thế hệ tiếp theo tại Tây Úc. Các bước tiếp theo bao gồm kết nối mạng lưới với các trạm mặt đất quang học khác hiện đang được phát triển tại Úc và trên toàn thế giới", Phó Giáo sư Schediwy cho biết.
Học sinh sử dụng TeraNet 3, một mạng truyền thông quang di động. Nguồn: ICRAR
Các trạm mặt đất TeraNet sử dụng tia laser, thay vì tín hiệu vô tuyến không dây truyền thống, để truyền dữ liệu giữa các vệ tinh trong không gian và người dùng trên Trái đất. Vì tia laser hoạt động ở tần số cao hơn nhiều so với sóng vô tuyến, nên lượng dữ liệu có thể truyền mỗi giây có khả năng lên tới 1,000 gigabit.
Công nghệ vô tuyến không dây đã được sử dụng cho truyền thông không gian kể từ khi vệ tinh nhân tạo đầu tiên, Sputnik 1, được phóng cách đây gần 70 năm và công nghệ này vẫn tương đối không thay đổi kể từ đó. Khi số lượng vệ tinh trong không gian tăng lên và mỗi vệ tinh mới tạo ra nhiều dữ liệu hơn, một nút thắt quan trọng trong không gian hiện đã xuất hiện về việc truyền dữ liệu đó trở lại Trái đất.
Truyền thông laser rất phù hợp để giải quyết vấn đề này, nhưng nhược điểm là tín hiệu laser có thể bị nhiễu bởi mây và mưa. Nhóm TeraNet đang giảm thiểu nhược điểm này bằng cách thiết lập một mạng lưới gồm ba trạm mặt đất trải rộng khắp Tây Úc. Điều này có nghĩa là nếu một trạm mặt đất có mây, vệ tinh có thể tải dữ liệu xuống một trạm mặt đất khác nơi có nắng.
Ngoài ra, một trong hai trạm mặt đất TeraNet nhận tín hiệu laser của vệ tinh được xây dựng trên mặt sau của một chiếc xe jeep được chế tạo riêng. Điều này có nghĩa là nó có thể được triển khai nhanh chóng đến các địa điểm cần truyền thông không gian cực nhanh, chẳng hạn như các cộng đồng xa xôi bị cắt khỏi các liên kết truyền thông truyền thống do thiên tai.
Truyền thông laser tốc độ cao từ không gian sẽ cách mạng hóa việc truyền dữ liệu từ các vệ tinh quan sát Trái Đất, tăng cường đáng kể tính bảo mật của mạng lưới truyền thông quân sự và hỗ trợ các hoạt động từ xa an toàn trong các lĩnh vực như hoạt động khai thác tự động, cũng như lập kế hoạch và ứng phó thảm họa quốc gia.
Nhóm TeraNet tại ICRAR đã nhận được tài trợ từ Chính phủ Úc, Chính phủ Tây Úc và Đại học Tây Úc vào năm 2023 như một phần của chương trình tài trợ "Nhiệm vụ trình diễn từ Mặt trăng đến Sao Hỏa" của Cơ quan Vũ trụ Úc. Dự án trị giá 6,3 triệu đô la hỗ trợ việc xây dựng ba trạm mặt đất quang học TeraNet ở Tây Úc, với Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) cung cấp vệ tinh trên quỹ đạo được trang bị thiết bị liên lạc laser theo hiện vật.
TeraNet sẽ hỗ trợ nhiều sứ mệnh không gian quốc tế hoạt động giữa quỹ đạo Trái Đất tầm thấp và Mặt Trăng, sử dụng cả các tiêu chuẩn truyền thông quang học truyền thống đã được chứng minh và các công nghệ quang học tiên tiến hơn, bao gồm truyền thông không gian sâu, truyền thông kết hợp tốc độ cực cao, truyền thông an toàn lượng tử, định vị và tính thời gian quang học.
Mạng lưới bao gồm một trạm mặt đất tại Đại học Tây Úc, một trạm mặt đất thứ hai tại Khu vực vũ trụ Mingenew, cách Perth 300 km về phía bắc, và một trạm mặt đất di động đang được đưa vào sử dụng tại cơ sở Norcia mới của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
