Cách Trái Đất gần 400 ngàn km, làm sao phi hành đoàn Artemis II có thể gởi dữ liệu về?

O2O là thành quả hợp tác giữa Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA và Phòng thí nghiệm Lincoln thuộc Viện Công nghệ Massachusetts. Trong đó bộ phận quan trọng nhất của O2O là thiết bị đầu cuối mang tên MAScOT (Modular Advanced Space-borne Optical Terminal) nhìn tựa một món vũ khí laser. Họ gắn nó trên vỏ ngoài của Module Dịch vụ do Châu Âu chế tạo.

MAScOT có giá xoay và trên đó gắn một kính quang học gọn nhẹ đường kính 10 cm. Hệ thống laser yêu cầu độ chính xác rất cao để giữ liên lạc, cho nên bộ giá xoay này cần quay được 360 độ và điều chỉnh góc lên xuống linh hoạt để “khóa” mục tiêu, giữ cho chùm tia luôn hướng vào trạm mặt đất khi tàu Orion đang lao nhanh tới hàng ngàn km/giờ. Các chuyên gia ví việc này giống như ta lấy một cây bút laser chiếu vô một đồng xu ở cách đó 15 km.

So với sóng vô tuyến thì ánh sáng laser có tần số cao hơn hàng ngàn lần, nên nó cho phép gói ghém nhiều dữ liệu hơn vào mỗi giây truyền tải. Với băng thông cực cao, hệ thống O2O có thể truyền dữ liệu xuống Trái Đất với tốc độ lên tới 260 megabit/giây (32,5 MB/giây), giúp truyền tải video 4K độ nét cao về nhà từ khoảng cách hơn 380 ngàn km.

O2O còn là một “modem vũ trụ” hai chiều, nó cho phép phi hành đoàn nhận quy trình vận hành, kế hoạch bay và hình ảnh từ trung tâm điều khiển với tốc độ khoảng 20 Mbps (2,5 M/giây). Thậm chí họ có thể dùng kết nối này để gọi video về cho gia đình để giảm bớt cảm giác cô lập. Anh em hãy tưởng tượng gánh nặng tâm lý khổng lồ sẽ có khi đang ở trong không gian sâu, bị “giam” trong một chiếc hộp 9 mét khối và không ai can thiệp nổi nếu chẳng may gặp chuyện. Vì vậy O2O không chỉ là thiết bị công nghệ mà còn mang ý nghĩa tinh thần rất lớn.

Nhưng các chùm tia laser có hạn chế là dễ bị mây và bụi bặm tại Trái Đất cản trở. Nên NASA đã lập các trạm thu mặt đất tại những chỗ có bầu trời rất trong như Las Cruces (bang New Mexico) và Table Mountain (California). Các trạm này có kính thiên văn chuyên dụng để “bắt lấy” chùm tia laser cực mảnh phát ra từ Orion. Có điều O2O không phải duy nhất, NASA luôn phòng xa khi vẫn trang bị cho Orion hệ thống liên lạc bằng sóng vô tuyến thông qua mạng lưới Deep Space Network để làm ‘phao cứu sinh’, duy trì các lệnh điều khiển sống còn và dữ liệu đo đạc từ xa (telemetry) liên tục 24/7.

Dù là hệ thống nào đi nữa thì khi tàu bay ngang khu vực đằng sau Mặt Trăng, vẫn có 41 phút mất tín hiệu hoàn toàn. Lúc đó cả tia laser lẫn sóng vô tuyến đều “bó tay” vì không thể đi xuyên qua khối đá dày cộp của Mặt Trăng.

MIT, SciAm.