6 phút đọc
Sự bùng nổ của các chòm vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp đang đặt ra thách thức chưa từng có đối với phương thức quản lý truyền thống. Để giải quyết bài toán này, trí tuệ nhân tạo (AI) đang được tích hợp trực tiếp vào các tàu vũ trụ, chuyển hóa chúng từ những công cụ truyền dữ liệu thô thụ động thành những “bộ não” có khả năng tự phân tích thông tin và xử lý sự cố khẩn cấp ngay trên không gian.
Kỷ nguyên tự vận hành thay thế phương thức điều khiển thủ công
Theo nguồn tin từ Space, hoạt động của vệ tinh từ trước đến nay phụ thuộc phần lớn vào các quyết định trực tiếp từ đội ngũ kỹ sư trên mặt đất. Từ việc điều chỉnh hướng quay của ống kính máy ảnh, chọn thời điểm kích hoạt động cơ đẩy cho đến lập lộ trình truyền tín hiệu, tất cả đều cần đến sự can thiệp của con người. Tuy nhiên, mô hình vận hành này đang dần quá tải trước làn sóng bùng nổ của các chòm vệ tinh.
Hiện nay, một doanh nghiệp đơn lẻ có thể vận hành cùng lúc hàng nghìn vệ tinh trên quỹ đạo. Việc giám sát liên tục một số lượng lớn tàu vũ trụ đang chuyển động theo thời gian thực là điều vượt quá khả năng của các đội ngũ kỹ sư mặt đất. Đây là thời điểm trí tuệ nhân tạo (AI) phát huy vai trò trong việc trực tiếp điều khiển tàu vũ trụ, quản lý các chòm vệ tinh và điều phối mạng lưới truyền thông ngoài không gian.
Tự đưa ra quyết định để khắc phục độ trễ truyền tin
Một trong những rào cản lớn nhất đối với vệ tinh truyền thống là giới hạn liên lạc vô tuyến. Các vệ tinh hoạt động ở quỹ đạo thấp (LEO) chỉ có thể kết nối với trạm mặt đất trong vài phút mỗi lần đi qua. Ngay cả các vệ tinh địa tĩnh ở quỹ đạo cao hơn cũng đối mặt với tình trạng đường truyền chậm trễ và băng thông trạm mặt đất bị giới hạn.
Trong khi quy trình phát hiện sự cố, chuyển thông tin về Trái Đất để kỹ sư tìm giải pháp và truyền lệnh xử lý ngược trở lại có thể mất nhiều giờ, hệ thống AI tích hợp trên vệ tinh có khả năng tự nhận biết bất thường và hành động khắc phục ngay lập tức.
Bên cạnh đó, các thế hệ vệ tinh quan sát Trái Đất mới hiện được trang bị những bộ xử lý nhỏ gọn chuyên dụng. Nhờ đó, chúng có thể tự tổng hợp, phân tích các nguồn dữ liệu cảm biến khác nhau ngay tại chỗ và chỉ gửi về Trái Đất thông tin đã hoàn chỉnh, thay vì truyền tải lượng lớn dữ liệu thô cần phân loại như trước đây.
Mô phỏng chùm vệ tinh trong dự án thử nghiệm Starling của NASA. Ảnh: NASA
Tự động tránh va chạm và tối ưu hóa mạng lưới liên lạc phức tạp
Khi quỹ đạo thấp của Trái Đất ngày càng chật chội do sự xuất hiện của các chòm vệ tinh mới và rác vũ trụ, nguy cơ va chạm trở thành mối đe dọa thường trực. Một chòm vệ tinh quy mô trung bình có thể nhận được hàng chục cảnh báo va chạm cự ly gần mỗi ngày. Việc liên tục tính toán quỹ đạo và đưa ra quyết định điều chỉnh đường bay cho hàng trăm thiết bị vượt quá khả năng xử lý của con người. Do đó, các nhà vận hành đang chuyển sang sử dụng hệ thống AI để tự động đánh giá dữ liệu giám sát, tính toán rủi ro và lên kế hoạch tránh va chạm.
Không chỉ bảo vệ an toàn vật lý cho thiết bị, AI còn đóng vai trò cốt lõi trong việc duy trì mạng lưới liên lạc liên tục. Với tốc độ di chuyển lên tới 27.400 km/h của mỗi vệ tinh, kết nối giữa thiết bị ngoài không gian và trạm mặt đất liên tục bị gián đoạn rồi tái thiết lập, đồng thời nhu cầu sử dụng băng thông cũng thay đổi liên tục theo thời gian và khu vực địa lý.
Các mô hình AI giúp nhà vận hành dự đoán trước mô hình lưu lượng truy cập hàng giờ, từ đó liên tục tối ưu hóa hình dạng chùm sóng vô tuyến, thiết lập đường truyền và chuyển tiếp kết nối từ vệ tinh này sang vệ tinh khác trong chòm. Điển hình như chòm vệ tinh Starlink của SpaceX đang áp dụng hệ thống điều khiển AI này để quản lý lưu lượng dữ liệu qua kết nối laser giữa các vệ tinh và điều chỉnh chùm sóng theo thời gian thực dựa trên nhu cầu thực tế toàn cầu.
Những vấn đề cần tiếp tục theo dõi trong tương lai
Mặc dù AI mang lại hiệu quả vận hành vượt trội, việc chuyển giao quyền quyết định cho thuật toán trên quỹ đạo vẫn còn những khía cạnh công nghệ cần thời gian để kiểm chứng và theo dõi:
- Khả năng phối hợp liên mạng: Khi các chòm vệ tinh của nhiều đơn vị khác nhau cùng sử dụng AI để tự tránh va chạm, các thuật toán sẽ phối hợp và nhường đường cho nhau như thế nào để tránh xung đột quyết định?
- Độ bền của phần cứng xử lý AI: Các bộ vi xử lý chuyên dụng hoạt động trên vũ trụ cần chứng minh khả năng chống chịu lâu dài trước bức xạ khắc nghiệt ngoài không gian.
- Giới hạn xử lý của AI: Khả năng ứng phó của hệ thống tự động khi gặp phải những tình huống lỗi hệ thống phức tạp nằm ngoài dữ liệu đã được huấn luyện trước đó.
Sự chuyển dịch của công nghệ vệ tinh từ “truyền dẫn thô” sang “tự tư duy” đang diễn ra mạnh mẽ, và cách các nhà khoa học tối ưu hóa sự an toàn của các “bộ não” này sẽ quyết định tương lai của ngành khai thác không gian.
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
