Truyền thông tin bằng tia laser từ khoảng cách 16 triệu km

Một thí nghiệm về không gian sâu thẳm do tàu vũ trụ Psyche của Cơ quan Vũ trụ Mỹ (NASA) thực hiện đã truyền tải một thông tin qua tia laser về Trái đất từ khoảng cách 16 triệu km.

Trong lần thử nghiệm xa nhất từ trước đến nay của hình thức truyền thông tin bằng tia sáng, thiết bị Liên lạc quang học không gian sâu (DSOC) đã chiếu một tia laser cận hồng ngoại được mã hóa dữ liệu từ khoảng cách 16 triệu km – gấp 40 lần khoảng cách từ Mặt trăng đến Trái đất – tới Kính viễn vọng Hale thuộc đài quan sát Palomar của Caltech ở California, Mỹ.

DSOC là dự án kéo dài hai năm của tàu Psyche trong quá trình tiếp cận mục tiêu chính là tiểu hành tinh cùng tên. Theo Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA, DSOC đã truyền đi “ánh sáng đầu tiên” vào ngày 14/11, nhờ vào một thao tác cực kỳ chính xác giúp bộ thu phát laser chiếu đến đèn hiệu của JPL tại Đài quan sát Table Mountain. Điều đó cho phép bộ thu phát của DSOC tiếp tục nhắm tia laser vào đài thiên văn của Caltech cách đó 130 km .

“Đạt được ánh sáng đầu tiên là một trong nhiều cột mốc quan trọng của DSOC trong những tháng tới, mở đường cho truyền thông tốc độ dữ liệu cao hơn với khả năng gửi thông tin khoa học, hình ảnh độ phân giải cao và truyền phát video để hỗ trợ bước nhảy vọt tiếp theo của nhân loại: Đưa con người đi tới sao Hỏa”, ông Trudy Kortes, Giám đốc công nghệ tại NASA tuyên bố.

Trước đây, liên lạc quang học đã được sử dụng để gửi tin nhắn từ quỹ đạo Trái đất, nhưng lần thử nghiệm của tàu Psyche đã lập kỷ lục về khoảng cách xa nhất.

NASA thường sử dụng sóng vô tuyến để liên lạc với các tàu ở xa hơn Mặt trăng. Mặc dù cả hai hình thức đều sử dụng sóng điện từ để truyền dữ liệu, nhưng ưu điểm của chùm tia laser là có thể gói gọn nhiều dữ liệu hơn. Theo NASA, bản thử nghiệm công nghệ DSOC nhằm mục đích cho thấy tốc độ truyền tải lớn hơn 10 – 100 lần so với các hệ thống liên lạc vô tuyến hàng đầu hiện nay.

Việc cho phép truyền nhiều dữ liệu hơn sẽ cho phép các sứ mệnh trong tương lai mang theo các thiết bị khoa học có độ phân giải cao hơn, cũng như tạo điều kiện để liên lạc nhanh hơn trong các sứ mệnh không gian sâu. Chẳng hạn như phát video trực tiếp từ bề mặt Sao Hỏa.

Tiến sĩ Jason Mitchell, Giám đốc Bộ phận Công nghệ Điều hướng và Truyền thông Tiên tiến trong chương trình của NASA, cho biết: “Liên lạc quang học là một lợi ích cho các nhà khoa học và nhà nghiên cứu, những người luôn mong muốn nhiều hơn từ các sứ mệnh không gian và sẽ cho phép con người khám phá không gian sâu. Nhiều dữ liệu hơn có nghĩa là nhiều khám phá hơn.”

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn đối mặt với một số thách thức. Khoảng cách liên lạc quang học càng xa thì càng khó khăn hơn vì nó đòi hỏi độ chính xác cao để hướng chùm tia laser. Ngoài ra, tín hiệu của các photon sẽ yếu hơn, mất nhiều thời gian hơn để đến đích, cuối cùng tạo ra độ trễ trong giao tiếp.

Trong cuộc thử nghiệm vào ngày 14/11, các photon mất khoảng 50 giây để di chuyển từ Psyche đến Trái đất. Vào thời điểm Psyche đạt đến khoảng cách xa nhất, chúng mất chừng 20 phút để quay trở lại. Khoảng thời gian này đủ dài để cả Trái đất và tàu vũ trụ dịch chuyển. Vì vậy, tia laser trên cả hai cơ sở cần được điều chỉnh cho sự thay đổi vị trí này.