6 phút đọc
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp vũ trụ. Từ những cỗ máy chỉ biết thu thập và truyền dữ liệu thô về Trái Đất, các vệ tinh thế hệ mới đang dần trở thành những “bộ não” có khả năng tự phân tích thông tin và xử lý sự cố khẩn cấp ngay trên không gian mà không cần chờ đợi mệnh lệnh từ con người.
Áp lực từ sự bùng nổ số lượng vệ tinh trên quỹ đạo
Theo nguồn tin từ Space, hoạt động của vệ tinh từ trước đến nay phụ thuộc phần lớn vào các quyết định của kỹ sư ở mặt đất. Từ việc điều chỉnh hướng quay của ống kính máy ảnh, thời điểm kích hoạt động cơ đẩy cho đến lộ trình truyền tín hiệu đều phải thông qua trung tâm điều khiển. Tuy nhiên, mô hình vận hành thủ công này đang bộc lộ những giới hạn nghiêm trọng trước sự bùng nổ của các chòm vệ tinh.
Hiện tại, một doanh nghiệp có thể vận hành đồng thời hàng nghìn vệ tinh trên quỹ đạo. Với số lượng khổng lồ và tốc độ di chuyển cực nhanh, đội ngũ kỹ sư dưới mặt đất không thể giám sát cùng lúc tất cả các tàu vũ trụ theo thời gian thực. Đây chính là lý do các nhà vận hành bắt đầu chuyển giao quyền điều khiển, quản lý chòm vệ tinh và mạng lưới truyền thông cho trí tuệ nhân tạo.
Bên cạnh đó, khoảng cách địa lý cũng gây ra những rào cản lớn về mặt truyền dẫn. Các vệ tinh hoạt động ở quỹ đạo thấp chỉ có thể kết nối vô tuyến với trạm mặt đất trong vài phút mỗi lần đi qua vùng phủ sóng. Ngay cả các vệ tinh địa tĩnh ở khoảng cách xa cũng gặp phải hiện tượng trễ tín hiệu và giới hạn băng thông của trạm mặt đất. Khi có sự cố phát sinh, việc chờ đợi kỹ sư phát hiện, thảo luận phương án xử lý và truyền lệnh ngược trở lại không gian có thể mất hàng giờ đồng hồ. Trong khi đó, hệ thống AI tích hợp trực tiếp trên vệ tinh có thể nhận biết và đưa ra hành động xử lý ngay lập tức.
Tự phân tích dữ liệu cảm biến và chủ động tránh va chạm
Để giảm tải áp lực truyền dẫn, các vệ tinh quan sát Trái Đất thế hệ mới hiện được trang bị các bộ xử lý nhỏ gọn được thiết kế đặc biệt. Thay vì gửi một lượng lớn dữ liệu thô về mặt đất để phân loại như trước đây, bộ xử lý AI này sẽ tự tổng hợp, phân tích các nguồn dữ liệu cảm biến khác nhau ngay tại chỗ và chỉ gửi về những thông tin hoàn chỉnh đã qua xử lý.
Một thách thức lớn khác khi vận hành hàng trăm hoặc hàng nghìn vệ tinh cùng lúc là khả năng phối hợp nhịp nhàng giữa chúng để tránh va chạm. Hiện nay, quỹ đạo thấp của Trái Đất đang trở nên ngày càng chật chội bởi sự xuất hiện của các vệ tinh đang hoạt động cùng lượng rác vũ trụ khổng lồ. Một chòm vệ tinh quy mô trung bình có thể phải đối mặt với hàng chục cảnh báo nguy cơ va chạm cự ly gần mỗi ngày.
Việc điều phối hoạt động và quyết định có nên điều chỉnh đường bay cho từng vệ tinh để tránh va chạm hay không đã hoàn toàn vượt quá khả năng xử lý thủ công của con người. Do đó, các hệ thống AI đang được ứng dụng để tự động đánh giá dữ liệu giám sát, tính toán nguy cơ va chạm và lập kế hoạch thay đổi quỹ đạo tức thì cho vệ tinh.
Mô phỏng chùm vệ tinh trong dự án thử nghiệm Starling của NASA. Ảnh: NASA
Điều phối mạng lưới liên lạc siêu tốc ở vận tốc 27.400 km/h
Với vận tốc di chuyển lên tới khoảng 27.400 km/h, việc duy trì kết nối ổn định giữa các vệ tinh và trạm mặt đất là một bài toán cực kỳ phức tạp. Kết nối này liên tục bị gián đoạn và phải tái thiết lập, trong khi nhu cầu sử dụng băng thông cũng thay đổi liên tục theo từng khung giờ và khu vực địa lý khác nhau trên Trái Đất. Để tối ưu hóa hoạt động này, các nhà điều hành cần thực hiện hàng loạt tác vụ liên tục:
- Tính toán xem vệ tinh nào sẽ truyền tín hiệu tới trạm mặt đất nào.
- Xác định cách truyền tải các gói dữ liệu qua mạng lưới vệ tinh liên kết.
- Điều chỉnh linh hoạt chùm sóng vô tuyến của mỗi vệ tinh để phục vụ những khu vực có lượng truy cập cao nhất.
Các mô hình AI có khả năng dự đoán trước mô hình lưu lượng trước nhiều giờ. Từ đó, AI tự động tối ưu hóa hình dạng chùm sóng, vạch ra đường truyền hiệu quả nhất và chuyển tiếp kết nối tín hiệu mượt mà giữa các vệ tinh trong cùng chòm.
Hiện nay, chòm vệ tinh Starlink của SpaceX là một ví dụ điển hình khi đang áp dụng hệ thống điều khiển bằng AI như vậy để tự động quản lý lưu lượng dữ liệu qua kết nối laser giữa các vệ tinh, đồng thời điều chỉnh chùm sóng theo thời gian thực để đáp ứng nhu cầu thay đổi liên tục của người dùng trên toàn cầu.
Những điều cần theo dõi trong tương lai
Mặc dù việc đưa AI lên quỹ đạo mang lại hiệu quả vận hành vượt trội và giảm thiểu rủi ro va chạm, xu hướng này vẫn còn những câu hỏi lớn chưa có lời giải đáp rõ ràng. Người dùng và giới công nghệ cần tiếp tục theo dõi hiệu suất thực tế của các hệ thống tự trị này khi mật độ vệ tinh trong không gian tiếp tục tăng cao. Liệu hệ thống AI có khả năng xử lý chính xác tuyệt đối các tình huống lỗi hệ thống phức tạp mà không cần sự can thiệp của con người? Đồng thời, việc các chòm vệ tinh tự đưa ra quyết định tránh va chạm có thể tạo ra các kịch bản xung đột quỹ đạo ngoài ý muốn giữa các nhà vận hành khác nhau hay không vẫn là một ẩn số cần thời gian trả lời.
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
