Phi hành đoàn trên tàu vũ trụ Orion thuộc nhiệm vụ Artemis II đang trong ngày thứ tư trên chuyến bay 10 ngày quay quanh Mặt Trăng. Đây là sự kiện được đánh giá mang tính lịch sử bởi khôi phục lại hoạt động thám hiểm không gian của con người ngoài Trái Đất. Artemis II còn là chuyến bay có người lái lên Mặt Trăng đầu tiên chứng minh tính ưu việt của công nghệ truyền dữ liệu bằng tia laser, hứa hẹn cách mạng hóa cách thức liên lạc giữa các tàu vũ trụ.

Tàu Orion hiện mang theo O2O, hệ thống liên lạc laser được phát triển tại Phòng thí nghiệm Lincoln của của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phối hợp với Trung tâm không gian Goddard của NASA. Công nghệ này có khả năng truyền dữ liệu băng thông cao hơn từ không gian so với các hệ thống tần số vô tuyến (RF) truyền thống. Trong sứ mệnh Artemis II, O2O sử dụng chùm tia laser để gửi video và hình ảnh độ phân giải cao về bề mặt Mặt Trăng xuống Trái Đất với tốc độ tới 260 Mb/giây (Mbps).

“Truyền dữ liệu trong không gian luôn là một thách thức lớn”, Farzana Khatri, kỹ sư hệ thống trưởng kiêm thành viên cấp cao của Nhóm Truyền thông Quang học và Lượng tử thuộc Phòng thí nghiệm Lincoln, cho biết trên trang MIT. “Cách thức truyền qua RF đã hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Phổ tần RF hiện bị tắc nghẽn nghiêm trọng và cũng không hoạt động hiệu quả ở khoảng cách xa hơn trong không gian. Truyền dữ liệu qua laser (lasercom) có thể giải quyết vấn đề”.

Phòng thí nghiệm Lincoln đã phát triển O2O trong hơn hai thập kỷ. NASA tích hợp công nghệ này vào Artemis II và các sứ mệnh trong tương lai nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thám hiểm không gian đường dài và thu thập dữ liệu lớn.

Tàu vũ trụ Orion đã thu thập được lượng dữ liệu khổng lồ trong ngày đầu tiên của sứ mệnh. Theo Khatri, trước đây, những dữ liệu này nằm trên tàu vũ trụ cho đến khi hạ cánh xuống biển, thậm chí có thể mất nhiều tháng để được chuyển xuống. Nhưng với O2O hoạt động ở tốc độ cao nhất, tất cả dữ liệu có thể đưa xuống Trái Đất trong vòng vài giờ để phân tích. Nhờ đó, NASA có thể “livestream” mọi hoạt động trong sứ mệnh Artemis II.

“Với tốc độ 260 megabit mỗi giây, O2O giúp truyền video độ phân giải cao 4K từ Mặt Trăng”, Steve Horowitz, quản lý dự án O2O, cho biết trên website NASA. “Ngoài video và hình ảnh, O2O sẽ truyền và nhận quy trình, hình ảnh, kế hoạch bay và đóng vai trò là cầu nối giữa Orion và trung tâm điều khiển nhiệm vụ trên Trái Đất”.

Cốt lõi của O2O là thiết bị đầu cuối quang học dạng module linh hoạt và có khả năng mở rộng (MAScOT). Có kích thước bằng một con mèo nhà, MAScOT gồm một kính viễn vọng 4 inch được gắn trên một giá đỡ xoay hai trục (gimbal) với hệ thống quang học phía sau cố định. Gimbal định hướng chính xác kính viễn vọng và theo dõi chùm tia laser, qua đó các tín hiệu liên lạc được phát ra và nhận theo hướng người nhận hoặc người gửi dữ liệu mong muốn. Bên dưới gimbal là hệ thống quang học gồm các thấu kính hội tụ ánh sáng, cảm biến theo dõi, gương chuyển hướng nhanh và một số thành phần khác để định hướng chùm tia laser một cách chính xác.

Theo Axios, MAScOT là một phần của Dự án trình diễn chuyển tiếp truyền laser tích hợp (LCRD), gồm thiết bị đầu cuối dạng modem và bộ khuếch đại ILLUMA-T, được phóng lần đầu lên Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS vào tháng 11/2023. Trong 6 tháng tiếp theo, nhóm nghiên cứu của MIT đã thực hiện các thí nghiệm kiểm tra, đánh giá chức năng cơ bản, hiệu suất và tiện ích của hệ thống.

Ban đầu, nhóm đã kiểm tra xem liên kết quang ILLUMA-T đến LCRD có hoạt động ở tốc độ dữ liệu lý tưởng là 622 Mbps tải xuống và 51 Mbps tải lên hay không. Trên thực tế, tốc độ dữ liệu thậm chí còn cao hơn mong đợi với 1,2 Gb/giây (Gbps) tải xuống và 155 Mbps tải lên. MAScOT được vinh danh trong Giải thưởng R&D 100 năm 2025, sau đó được sử dụng cho Artemis II và sẽ hỗ trợ các sứ mệnh không gian trong tương lai.

“Thành công của chúng tôi với ILLUMA-T đặt nền tảng cho việc truyền phát video độ phân giải HD đến và đi từ Mặt Trăng”, Jade Wang, đồng trưởng nhóm nghiên cứu Nhóm Truyền thông Quang học và Lượng tử, cho biết. “Bạn có thể hình dung tốc độ cho phép phi hành gia Artemis sử dụng để kết nối với bác sĩ, phối hợp các hoạt động nhiệm vụ và phát trực tiếp chuyến đi lên Mặt Trăng”.

Trong sứ mệnh Artemis II, một nhóm vận hành chuyên trách của Phòng thí nghiệm Lincoln đảm nhiệm nhiệm vụ theo dõi các vấn đề kết nối kéo dài 10 ngày của phi hành đoàn từ các trạm mặt đất ở Houston (Texas) và White Sands (New Mexico) của Mỹ, thậm chí cả một trạm mặt đất ở Australia giúp quan sát tàu vũ trụ tốt hơn từ bán cầu Nam. Trước khi phóng, nhóm đã thực hiện một loạt mô phỏng từ trước đến khi phóng, hành trình lên Mặt Trăng và trở về, cho đến khi hạ cánh xuống biển vào cuối sứ mệnh.

“Những bài học kinh nghiệm từ sứ mệnh Artemis II sẽ mở đường cho con người quay trở lại bề mặt Mặt Trăng và xa hơn nữa, cuối cùng là đến Sao Hỏa”, Khatri nói thêm. “Thông qua các chương trình Artemis, O2O sẽ đặt nền tảng cho kết nối dữ liệu tốc độ cao từ không gian, tạo nên di sản cho thế hệ tương lai”.

Tàu Artemis II rời bệ phóng tối 1/4 (5h35 ngày 2/4 giờ Hà Nội), đưa bốn phi hành gia bay quanh Mặt Trăng, đánh dấu sứ mệnh có người lái đầu tiên của NASA vượt ra ngoài quỹ đạo Trái Đất tầm thấp sau 54 năm. Phi hành đoàn gồm chỉ huy nhiệm vụ Reid Wiseman (NASA), phi công Victor Glover (NASA), chuyên gia nhiệm vụ Christina Koch (NASA) và chuyên gia nhiệm vụ Jeremy Hansen (Cơ quan Vũ trụ Canada CSA).

Nếu không có vấn đề lớn nào khác phát sinh trong Artemis II, NASA sẽ thử nghiệm tàu Orion và các trạm đổ bộ Mặt Trăng trên quỹ đạo Trái Đất trong nhiệm vụ Artemis III năm 2027. Cơ quan này đặt mục tiêu thực hiện chuyến đổ bộ Mặt Trăng đầu tiên vào năm 2028 với nhiệm vụ Artemis IV. Đến thập niên 2030, NASA kỳ vọng bắt đầu phát triển các khu định cư, robot tự hành và trạm đổ bộ chở hàng, hướng đến thiết lập sự hiện diện bền vững trên bề mặt Mặt Trăng.

Bảo Lâm tổng hợp/Vnexpress