NASA vừa ghi dấu một bước tiến khoa học vũ trụ quan trọng khi triển khai Hệ thống liên lạc quang học Orion Artemis II (O2O) trên sứ mệnh có người lái, sử dụng chùm tia laser để truyền dữ liệu về Trái Đất với tốc độ lên tới 260 Mb/giây. Đây là lần đầu tiên công nghệ truyền dữ liệu bằng laser được áp dụng trong một sứ mệnh quỹ đạo Mặt Trăng, mở ra kỷ nguyên mới cho liên lạc vũ trụ tốc độ cao và hiệu suất băng thông lớn, vượt xa giới hạn của các hệ thống tần số vô tuyến (RF) truyền thống.
Phi hành đoàn Artemis II hiện đang trong ngày thứ tư của hành trình 10 ngày quanh Mặt Trăng, đánh dấu sự trở lại của con người trong các sứ mệnh khám phá không gian ngoài quỹ đạo Trái Đất tầm thấp. O2O chứng minh khả năng truyền tải dữ liệu đa phương tiện, từ hình ảnh vệ tinh độ phân giải cao đến video 4K, gần như tức thời, thay vì phải lưu trữ trên tàu và chờ hàng tuần hay hàng tháng để hạ cánh và giải mã dữ liệu.
Hệ thống O2O được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Lincoln thuộc MIT, phối hợp với Trung tâm Vũ trụ Goddard của NASA, sử dụng cơ chế lasercom (truyền dữ liệu quang học) để tối ưu hóa băng thông trong môi trường không gian. Qua chùm tia laser, phi hành đoàn có thể truyền tải đồng thời dữ liệu khoa học, video và kế hoạch nhiệm vụ với tốc độ 260 Mb/giây, cho phép trung tâm điều khiển trên Trái Đất giám sát và tương tác với Orion gần như theo thời gian thực.
Trung tâm của O2O là thiết bị MAScOT, một đầu cuối quang học module nhỏ gọn, linh hoạt và có khả năng mở rộng. MAScOT tích hợp một kính viễn vọng 4 inch gắn trên giá xoay hai trục (gimbal), kết hợp hệ thống quang học phía sau gồm thấu kính hội tụ, cảm biến theo dõi và gương chuyển hướng nhanh. Thiết kế này cho phép định hướng chính xác chùm laser, tối ưu hóa khả năng truyền tín hiệu ổn định trên quãng đường hàng trăm nghìn km từ Mặt Trăng về Trái Đất. Trước Artemis II, MAScOT đã được thử nghiệm thành công trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) thông qua dự án LCRD với bộ khuếch đại ILLUMA-T, đạt tốc độ tải xuống lên tới 1,2 Gb/giây.
Theo Farzana Khatri, kỹ sư trưởng Nhóm Truyền thông Quang học MIT, các phương thức truyền dữ liệu RF truyền thống gặp hạn chế về băng thông và hiệu suất khi khoảng cách tăng. Công nghệ lasercom không những giải quyết các vấn đề về tắc nghẽn tần số mà còn đảm bảo kết nối liên tục, giúp phi hành đoàn Artemis II thực hiện livestream, trao đổi dữ liệu khoa học và phối hợp kế hoạch bay với trung tâm điều khiển một cách an toàn và hiệu quả.
Trong suốt sứ mệnh, các trạm mặt đất tại Houston, White Sands (Mỹ) và Australia đảm nhiệm việc giám sát hệ thống O2O, đảm bảo liên lạc ổn định và thu thập dữ liệu liên tục. Những kinh nghiệm từ Artemis II sẽ là nền tảng cho các sứ mệnh Artemis tiếp theo, hướng tới trở lại Mặt Trăng và khám phá Sao Hỏa, đồng thời phát triển các giải pháp truyền dữ liệu tốc độ cao cho các phi hành đoàn trong tương lai.
Chuyến bay Artemis II cất cánh tối 1/4, đưa bốn phi hành gia gồm Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch và Jeremy Hansen bay quanh Mặt Trăng, đánh dấu lần đầu tiên sau 54 năm NASA thực hiện sứ mệnh có người lái vượt ra khỏi quỹ đạo Trái Đất. Nếu thành công, Artemis III và các nhiệm vụ tiếp theo sẽ thử nghiệm tàu Orion và trạm đổ bộ Mặt Trăng, với mục tiêu đổ bộ lần đầu tiên vào năm 2028 và xây dựng cơ sở bền vững trên Mặt Trăng vào thập niên 2030.
