Cách mạng vệ tinh liên lạc Trung Quốc: gọi điện thoại thông minh từ nơi không có sóng

Năm 2008, một trận động đất 8 độ Richter xảy ra ở Tứ Xuyên (tây nam Trung Quốc) khiến 80.000 người thiệt mạng và tình trạng gián đoạn liên lạc ở nhiều thị trấn, cản trở các nỗ lực cứu hộ. Sau thảm họa, chính phủ Trung Quốc đã khởi động "dự án Thiên thông" nhằm thiết lập một hệ thống liên lạc vệ tinh mà mọi người đều có thể tiếp cận, theo South China Morning Post ngày 12.4.

CHỤP MÀN HÌNH NASA SPACE FLIGHT

Hiện nay, sau 16 năm, dự án Thiên thông đã có những bước tiến lớn trong truyền thông vệ tinh, cũng như phát hiện nhiều xu hướng mới trong sáng tạo điện thoại di động.

Vệ tinh đầu tiên là Thiên thông 1 được phóng vào ngày 6.8.2016. Tiếp đó, vệ tinh thứ 2 và thứ 3 được phóng lần lượt vào năm 2020 và 2021. Ba vệ tinh này tạo thành một mạng lưới trong quỹ đạo địa không đồng bộ ở độ cao 36.000 km, bao phủ toàn bộ từ khu vực châu Á, Trung Đông đến Thái Bình Dương.

Khắc phục điểm yếu

Trước đây, người ta cho rằng một vệ tinh liên lạc từ xa không thể trao đổi thông tin với một số lượng lớn điện thoại di động trên mặt đất. Để tiếp cận một điện thoại thông minh nhỏ, vệ tinh cần tạo ra tín hiệu rất mạnh. Khi một lượng lớn các tín hiệu công suất cao khác nhau tràn vào ăng-ten của vệ tinh cùng một lúc, chúng có thể gây nhiễu lẫn nhau và tạo ra các tín hiệu mới.

Tuy nhiên, những tín hiệu xuất hiện ngẫu nhiên này có thể làm giảm chất lượng cuộc gọi vệ tinh, thậm chí có thể khiến toàn bộ hệ thống bị sập. Kể từ những năm 1970, hầu như tất cả các mạng vệ tinh liên lạc thương mại do Mỹ, châu Âu và các tổ chức quốc tế phát minh đều gặp trở ngại nêu trên.

Vấn đề này, được các kỹ sư viễn thông gọi là nhiễu xuyên điều chế thụ động (PIM), đã trở thành nút thắt cho sự phát triển của công nghệ truyền thông vệ tinh. Mặc dù, nhiều nước mong muốn giải quyết thách thức này, nhưng hiện tại vẫn chưa có công nghệ nào hiệu quả trên toàn cầu để ngăn chặn sự xuất hiện của PIM.

Dự án Thiên thông của Trung Quốc đã tập hợp các tinh hoa công nghệ truyền thông từ khắp đất nước để giải quyết "thách thức kỹ thuật nổi cộm trong cộng đồng hàng không vũ trụ quốc tế", theo nhóm nghiên cứu khoa học thuộc Học viện Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc (do ông Thôi Vạn Chiêu làm trưởng nhóm) nhận xét, trên tạp chí học thuật Khoa học và Công nghệ Hàng không Vũ trụ Trung Quốc ngày 29.2.

Các nhà vật lý Trung Quốc phát kiến ra một loạt định luật vật lý mới để mô tả chính xác các thành phần vi sóng mạ bạc và mạ vàng. Ngoài ra, họ cũng thiết lập một mô hình vật lý có thể dự đoán sự xuất hiện của hiệu ứng PIM với độ chính xác chưa từng có dưới nhiều trạng thái tiếp xúc, áp suất kết nối, nhiệt độ, độ rung và các yếu tố bên ngoài khác.

Dựa trên công trình này, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển phần mềm mô phỏng PIM phổ quát đầu tiên trên thế giới. Để tiếp nối, nhóm của ông Thôi phát triển hơn nữa công nghệ phát hiện PIM nhạy nhất thế giới, có thể xác định ngay vị trí tạo ra PIM khi nó xảy ra ở mức cực kỳ yếu. Điều này cho phép vệ tinh đạt được độ thu nhạy chưa từng có, cho phép tín hiệu từ điện thoại thông minh kết nối với ăng-ten vệ tinh, từ đó giúp xác định vị trí của người dùng dù ở cách xa hàng chục nghìn km.

Mỗi vệ tinh Thiên thông được thiết kế có tuổi thọ 12 năm và ăng-ten của nó chịu được nhiệt độ hằng ngày lên tới 160°C, đồng thời truyền và nhận sóng điện từ ở 800 dải tần số khác nhau.

Giải quyết vấn đề PIM trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như vậy là vô cùng khó khăn. "Sự phát triển của hệ thống vệ tinh Thiên thông 1 song song với các bước đột phá công nghệ quan trọng. Thành công của dự án là minh chứng cho sự làm việc chăm chỉ của nhóm dự án và đánh dấu vị trí dẫn đầu của Trung Quốc trong lĩnh vực kỹ thuật này trên toàn cầu", nhóm của ông Thôi đánh giá.

Phổ biến rộng rãi

"Kết nối vệ tinh trực tiếp cho điện thoại di động đã trở thành một xu hướng phát triển mới và liên lạc qua vệ tinh sẽ dần trở nên phổ biến trong công chúng", theo ông Thôi Vạn Chiêu.

Vào tháng 9.2023, công ty Huawei Technologies (Trung Quốc) đã phát hành điện thoại thông minh đầu tiên trên thế giới hỗ trợ các cuộc gọi vệ tinh, và có thể kết nối trực tiếp với các vệ tinh Thiên thông. Tính năng này cho phép người dùng gọi trực tiếp đến một điện thoại thông minh khác bằng vệ tinh quay quanh trái đất, kể cả ở những nơi không có sóng di dộng. Hiện tại, các mẫu smartphone trên thị trường chủ yếu hỗ trợ nhắn tin qua vệ tinh thay vì gọi điện, hoặc chỉ dừng ở mức quay số khẩn cấp. Các nhà sản xuất điện thoại thông minh khác của Trung Quốc gồm Xiaomi, Honor và Oppo, cũng đã giới thiệu các mẫu tương tự.

Những sản phẩm này đã được người tiêu dùng Trung Quốc đón nhận và các ước tính trong ngành cho thấy chỉ riêng điện thoại Huawei cũng đã bán được hàng chục triệu chiếc, chiếm hầu hết thị phần của dịch vụ vệ tinh Starlink của tập đoàn SpaceX (Mỹ) với hơn 2 triệu khách hàng toàn cầu.

Giờ đây, người dùng điện thoại di động thông minh ở Trung Quốc có thể quay số bất kỳ số nào qua vệ tinh Thiên thông ở những nơi không phủ sóng, chẳng hạn như sa mạc hoặc các đảo biệt lập, bằng cách trả thêm 10 nhân dân tệ (34.500 đồng) mỗi tháng.

Vào ngày 18.12.2023, một trận động đất mạnh 6,2 độ Richter đã tấn công tỉnh Cam Túc (Trung Quốc) một lần nữa gây gián đoạn thông tin liên lạc trên diện rộng. Tuy nhiên, với sự phát triển của vệ tinh liên lạc, nhiều người trong thảm họa có thể kết nối với thế giới bên ngoài thông qua chức năng gọi vệ tinh trên điện thoại thông minh của họ. Số người chết trong trận động đất này khoảng 150 - ít hơn rất nhiều so với con số 80.000 năm 2008.

Hiện Trung Quốc đã nộp đơn xin số lượng lớn bằng sáng chế cho vệ tinh Thiên thông, đồng nghĩa với việc các công ty công nghệ cao Trung Quốc không cần lo lắng về rào cản bằng sáng chế hay lệnh trừng phạt từ phương Tây khi sử dụng công nghệ mang tính cách mạng này.

Đầu năm nay, SpaceX đã phóng vệ tinh Starlink đầu tiên có thể kết nối với điện thoại thông minh, và dự triển khai kế hoạch thương mại hóa vào năm tới. Hiện nay, hầu hết trong số hơn 5.000 vệ tinh Starlink được SpaceX phóng đều chưa có chức năng kết nối với điện thoại di động.