Xu hướng các chùm vệ tinh
Hiện tại chỉ có 2.666 vệ tinh đang hoạt động trong quỹ đạo quanh trái đất [1]
Tuy nhiên, số vệ tinh dự kiến sẽ phóng để cung cấp dịch vụ Internet toàn cầu lớn hơn rất nhiều (khoảng 52.000 vệ tinh; hoạt động ở băng tần C, Ku, Ka và V). Trong đó mạng Starlink của SpaceX là 42.000 vệ tinh. Xu thế phát triển chùm vệ tinh được dựa trên nghiên cứu và báo cáo của ITU. Theo đó, có tới gần 50% dân số thế giới chưa được dùng internet băng rộng.
Đến nay, có gần 20 công ty/tập đoàn lớn phát triển chùm vệ tinh. Trong đó có các tên tuổi lớn như SpaceX, OneWeb, Telesat , SES, ViaSat, Amazon. Ba xu thế được các công ty lựa chọn: Chùm vệ tinh tầm thấp (SpaceX, OneWeb), chùm vệ tinh tầm trung (SES), chùm vệ tinh địa tĩnh (Viasat).
Trong số các chùm vệ tinh dự kiến được triển khai trong tương lai gần, nổi bật nhất là dự án chùm vệ tinh Starlink của SpaceX và chùm vệ tinh của Oneweb.
Chùm vệ tinh Starlink
SpaceX đã phóng 02 vệ tinh thử nghiệm vào tháng 02/2018, và đến nay đã phóng thành công 538 vệ tinh[2]. Công ty này dự kiến triển khai giai đoạn đầu 800 vệ tinh trong năm 2020-2021 đủ để phục vụ khu vực, bao gồm Mỹ và Canada. SpaceX được FCC cấp phép lần đầu 4409 vệ tinh; lần sau 7518 vệ tinh. Mỗi vệ tinh nặng khoảng 260kg. Mới nhất, SpaceX đã nộp hồ sơ đăng ký với ITU chùm vệ tinh 30000 quả, nâng tổng số vệ tinh đăng ký phóng lên quỹ đạo lên tới 42000 vệ tinh. Đây là một con số khổng lồ gấp gần 20 lần tổng số vệ tinh đang hoạt động trên quỹ đạo.
Dự án Starlink là dự án có tính khả thi cao nhất và tham vọng nhất. Họ tự sản xuất vệ tinh, phóng bằng tên lửa của chính SpaceX.
1584 vệ tinh ban đầu sẽ hoạt động trên 72 mặt phẳng quỹ đạo (một mặt phẳng có 22 vệ tinh).
Starlink (được biết đến là công ty hàng đầu về việc nghiên cứu và thực thi giảm thiểu các mảnh vỡ vệ tinh trên quỹ đạo) đã cam kết đáp ứng hoặc vượt quá tất cả các tiêu chuẩn quy định của ngành trước lo ngại của các nhà thiên văn học, Nasa về các mảnh vỡ vệ tinh trên quỹ đạo.
Theo đó, khi hết tuổi thọ, các vệ tinh sẽ sử dụng hệ thống động lực trên vệ tinh đẩy khỏi quỹ đạo hướng về trái đất trong vòng vài tháng. Trrường hợp hệ thống đẩy không thể hoạt động, các vệ tinh sẽ bốc cháy trong bầu khí quyển trái đất trong thời gian từ 1-5 năm.
Về OneWeb
Dự kiến phóng 900 vệ tinh ( Dự án được Japan's SoftBank rót vốn hơn 1 tỷ đô, Coca-Cola, (KO) Richard Branson's Virgin Group và Qualcomm (QCOM)). OneWeb có các cơ sở sản xuất tại London và Virginia, và đang xây dựng một cơ sở lớn ở Florida.
Tháng 3/2019, OneWeb với sự hỗ trợ của Softbank đã phóng 06 vệ tinh đầu tiên trong chùm vệ tinh gồm 650 vệ tinh Tính đến nay, OneWeb đã phóng 74 vệ tinh. Các vệ tinh của OneWeb nặng 150 kg, hoạt động ở độ cao 1200km trên 18 mặt phẳng quỹ đạo ở băng tần Ku, các cổng kết nối hoạt động ở băng tần Ka.
Tuy nhiên, OneWeb đã tuyên bố phá sản vào ngày 27/3/2020, chỉ còn giữ lại vài chục kỹ sư để duy trì hoạt động của 74 vệ tinh. Mặc dù vậy, OneWeb vẫn tiếp tục nộp đơn lên FCC đăng ký mở rộng chùm vệ tinh lên 48.000 vệ tinh.
Chùm vệ tinh: Cơ hội và thách thức
Các dự án chùm vệ tinh có khả năng khả thi do công nghệ phóng vệ tinh, sản xuất vệ tinh hiện nay đã phát triển mạnh. SpaceX đã phóng 538 vệ tinh, OneWeb phóng 74 vệ tinh.
Mỗi lần phóng của SpaceX tên lửa có thể mang 60 vệ tinh, OneWeb có thể mang từ 30-34 vệ tinh. Con số này lớn hơn nhiều so với mỗi lần phóng vệ tinh địa tĩnh (chỉ mang được 1 tới 2 vệ tinh). Mặc dù số lượng vệ tinh mỗi lần phóng lớn, nhưng cũng không thể đáp ứng kế hoạch triển khai số lượng khổng lồ vệ tinh như của SpaceX. Chính vì vậy, họ đang phát triển tên lửa có thể mang hàng trăm vệ tinh mỗi lần phóng, từ đó sẽ tiết kiệm rất nhiều chi phí.
Hình: Đỗ trễ chùm vệ tinh ở các quỹ đạo tầm thầm (LEO), tầm trung (MEO), địa tĩnh (GEO)
Song bất ngờ, OneWeb tuyên bố phá sản vào ngày 27/3/2020, giữa đại dịch Covid, sau khi đàm phán rót vốn với Softbank thất bại. Đây là tín hiệu đáng quan ngại đối với các dự án chùm vệ tinh.
Nếu SpaceX phóng 12.000 vệ tinh vào cuối năm 2027, thì trung bình gần 2 tuần sẽ phải phóng vệ tinh một lần. Việc phóng vệ tinh sẽ không chỉ thực hiện ở giai đoạn đầu mà là liên tục, cứ sau 5 năm phải phóng 12.000 vệ tinh. Đây sẽ là một chi phí khổng lồ dù chi phí cho 1kg phóng vệ tinh LEO chỉ khoảng $2.720, thấp hơn rất nhiều so với chi phí phóng của vệ tinh địa tĩnh. Các chuyên gia đánh giá tên lửa hiện có của SpaceX không đủ để triển khai đầy đủ hệ thống mà phải là tên lửa Starship (có thể phóng 400 vệ tinh cùng một lúc).
Internet vệ tinh băng thông rộng ở Mỹ trong lịch sử bị chi phối bởi hai công ty: Hughes Network Systems và ViaSat. Mặc dù Hughes đã ước tính rằng có khoảng 15 đến 18 triệu hộ gia đình không được truy cập internet băng rộng ở Mỹ, tuy nhiên thực tế Hughes và ViaSat chỉ có khoảng 2,5 triệu khách hàng sử dụng internet vệ tinh. Do vậy việc đánh giá thị trường sử dụng chùm vệ tinh cung cấp internet băng rộng toàn cầu dựa trên báo cáo của ITU hiện nay có thể có gặp rủi ro trong việc đánh giá thị trường, đối tượng khách hàng.
Chùm vệ tinh băng rộng không cung cấp dịch vụ trực tiếp tới người sử dụng mà qua thiết bị trung gian do đặc điểm tín hiệu vệ tinh yếu, thiết bị thu phải nhìn thấy vệ tinh mới thu được tín hiệu. Người dùng sẽ kết nối với Starlink (SpaceX) bằng các thiết bị đầu cuối có giá khoảng 200 USD. Các thiết bị kết nối có kích thước nhỏ, nhẹ (từ khoảng 20cm đến 60cm), dễ triển khai.
Chi phí của các dự án chùm vệ tinh lớn, gồm: Sản xuất vệ tinh, dịch vụ phóng, chi phí triển khai các thiết bị mặt đất, các cổng kết nối (gateway), chi phí vận hành, khai thác, phóng vệ tinh thay thế. Hiện chưa có mức giá dịch vụ cung cấp cho khách hàng, dự đoán sẽ không quá rẻ. Giá thành thiết bị kết nối với vệ tinh Starlink khoảng 200$, chưa gồm chi phí thuê bao tháng. Giá thiết bị kết nối với vệ tinh Viasat có thể phát sóng như Wifi trong bán kính 500m-1km có giá thuê bao 1.000-2.000$/1 tháng.
Chùm vệ tinh băng rộng được xây dựng chủ yếu tập trung hướng đến nhóm người dùng chưa được kết nối bằng các mạng thông tin mặt đất. Các dịch vụ chính bao gồm dịch vụ truyền hình, mạng đường trục, cung cấp dịch vụ cho vùng sâu vùng xa, các phương tiện giao thông như máy bay, tàu thủy.
Chùm vệ tinh thực sự có cơ hội cạnh tranh tại các khu vực địa hình phức tạp, chia cắt như biển đảo, vùng đồi núi, đặc biệt khu vực Châu Phi. Có khả năng cạnh tranh với dịch vụ Internet qua cáp quang do khi hệ thống chùm vệ tinh hoạt động đầy đủ thì độ trễ có thể nhỏ hơn cáp quang với khoảng cách truyền tín hiệu lớn (độ trễ ít hơn 15%).
Kết luận
Chùm vệ tinh đang phát triển hết sức mạnh mẽ, tạo ra đột phá về công nghệ trong lĩnh vực thông tin vệ tinh, đặt ra nhiều cơ hội cũng như thách thức đối với các nhà cung cấp dịch vụ mặt đất khác như thông tin di động, cáp quang. Với tiềm lực kinh tế mạnh của doanh nghiệp, với độ phủ rộng toàn cầu, với giá dịch vụ hợp lý, chùm vệ tinh thực sự sẽ có thể làm đảo lộn trật tự viễn thông; cơ quan quan lý các nước cần thực hiện các bước phòng vệ chuẩn bị cho một sân chơi bình đẳng, bảo vệ các doanh nghiệp viễn thông nội địa, trong khi vẫn cho phép sử dụng, mở rộng, phát huy các ưu điểm mà chùm vệ tinh mang lại.
Tài liệu tham khảo:
[1] Số liệu tính đến ngày 01/4/2020 theo UCS Satellite Database (https://www.ucsusa.org)
[2] Số liệu ngày 13/6/2020 theo space.com
Ths. Nguyễn Huy Cương