Ngành công nghiệp internet vệ tinh đã phát triển với tốc độ nhanh chóng trong năm 2020, khi các công ty như SpaceX, OneWeb, Telesat và Amazon đều nỗ lực thúc đẩy đầu tư và xây dựng các mạng internet băng rộng dựa trên chùm vệ tinh hoạt động ở quỹ đạo tầm thấp của Trái đất. Trong khi SpaceX và OneWeb đã triển khai phóng một loạt vệ tinh trong giai đoạn đầu thực hiện chương trình phủ sóng internet băng rộng toàn cầu thì Telesat và Amazon cũng đã lên kế hoạch đầu tư để triển khai dự án này.
Theo số liệu mới được công bố của SpaceX cho thấy, hiện nay chùm vệ tinh Starlink đã có hơn 1.500 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo (tính đến ngày 04/5/2021) và đây là chùm vệ tinh lớn nhất trên thế giới. Số đơn đặt hàng sử dụng dịch vụ internet băng rộng vệ tinh của công ty đã vượt con số 500.000 đơn tính đến ngày 4/5 vừa qua.
Việc triển khai internet băng rộng vệ tinh sẽ giúp cho các doanh nghiệp, chính phủ, trường học hay cá nhân sống ở bất kỳ đâu trên thế giới đều có thể được tiếp cận với dịch vụ internet tốc độ cao. Tuy nhiên, khi các dịch vụ internet băng rộng dựa trên vệ tinh phát triển thì xuất hiện các vấn đề cần giải quyết như các quy định pháp lý, các hạn chế kỹ thuật và tính kinh tế của hệ thống này. Như vậy, bên cạnh những thuận lợi thì vẫn tồn tại những rào cản phía trước mà ngành công nghiệp vệ tinh phải giải quyết nếu muốn cho dịch vụ internet vệ tinh phát triển trong tương lai.
Ai sẽ là người quản lý internet vệ tinh?
Khi các hệ thống vệ tinh phát triển, nhiều câu hỏi đang được đặt ra xung quanh việc ai sẽ là người quản lý internet trong không gian quốc tế. Mặc dù, việc phát triển internet băng rộng vệ tinh sẽ giúp cho khả năng tiếp cận thông tin trên toàn cầu được cải thiện và sẽ mang lại các tác động tích cực cho nền kinh tế, nhưng bên cạnh đó cũng sẽ xuất hiện những lo ngại liên quan đến việc quản lý nội dung độc hại và các tài liệu phát tán bất hợp pháp.
Việc tìm hiểu xem ai là người tốt nhất để quản lý các hệ thống này rất phức tạp vì vệ tinh quỹ đạo tầm thấp có thể sử dụng cơ sở hạ tầng trên mặt đất ở các quốc gia khác nhau và khách hàng có thể ở bất kỳ đâu trên thế giới. Điều này gây khó khăn trong việc đưa ra các quy định quản lý của từng quốc gia và cơ quan quản lý nào có thể hoặc phải có nhiệm vụ thực thi chúng. Tuy nhiên có một điều quan trọng mà các quốc gia cần ghi nhớ đó là các hệ thống vệ tinh không thể tồn tại vượt lên trên các quy định của pháp luật.
Trong tương lai, chắc chắn sẽ có nhiều cuộc thảo luận hơn về các quy tắc và trách nhiệm xung quanh việc phân bổ phổ tần số cho chùm vệ tinh LEO, vấn đề giảm thiểu mảnh vỡ quỹ đạo và các quy trình dọn rác không gian. Bên cạnh việc phóng vệ tinh thì việc sửa chữa các vệ tinh trong không gian là một vấn đề cần quan tâm. Vì việc sửa chữa vệ tinh là việc rất khó khăn, các nhà khai thác phải tìm ra nguyên nhân khi chúng bị hỏng hoặc trục trặc kỹ thuật.
Những hạn chế kỹ thuật của ngành công nghiệp vệ tinh
Từ quan điểm kỹ thuật, internet dựa trên vệ tinh vẫn còn một số thách thức cần được giải quyết. Các hệ thống LEO có mật độ rất dày đặc là nguyên nhân gây ra mối lo ngại vì các mảnh vỡ không gian mà các hệ thống đó để lại, không chỉ từ các phương tiện phóng mà còn cả các nền tảng bị bỏ rơi, hỏng hóc hoặc hết tuổi thọ.
Các số liệu mới nhất liên quan đến các mảnh vỡ không gian, do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu cung cấp cho thấy có khoảng 28.210 vật thể mảnh vỡ đã quay quanh hành tinh của chúng ta. Tương tự như vậy, với các chùm vệ tinh với hàng nghìn vệ tinh hoặc thậm chí hàng chục nghìn vệ tinh quay quanh quỹ đạo, một vụ va chạm rất có khả năng xảy ra.
Trở lại với hệ thống trên mặt đất, chúng ta cũng cần xem xét việc phân bổ phổ tần số và khả năng gây can nhiễu của các hệ thống này với cơ sở hạ tầng viễn thông trên mặt đất. Bên cạnh đó, nhiều hệ thống vệ tinh tầm thấp được thiết kế để hoạt động trong băng tần Ka, điều này sẽ đặt ra những thách thức cho các nhà khai thác trong việc truyền tín hiệu vệ tinh do bị tác động của các yếu tố thời tiết như mưa, tuyết...
Các nghiên cứu cho thấy, việc tác động từ yếu tố thời tiết có thể được cải thiện bằng cách thay đổi băng tần số sử dụng cho các hệ thống vệ tinh. Tuy nhiên, hiện nay việc triển khai các mạng thông tin di động 5G và các hệ thống thông tin khác cũng đang sử dụng nguồn tài nguyên phổ tần hạn chế này. Đây cũng là một vấn đề cần xem xét.
Ngoài việc truyền các gói tin, việc định tuyến lưu lượng truy cập xung quanh một mạng lưới hàng nghìn vệ tinh là một thách thức khác. Hệ thống LEO không đứng yên và quay vòng quanh trái đất với tốc độ khá nhanh. Từ quan điểm của người dùng, điều đó có nghĩa là bạn có thể nói chuyện với một vệ tinh mới sau mỗi vài phút, khi một vệ tinh biến mất sau đường chân trời, một vệ tinh khác đến ở phía bên kia để tiếp quản hệ thống. Mặc dù nguyên lý hoạt động này không khác với cách mà các mạng di động hiện tại đang thực hiện với người dùng đang chuyển động, nhưng trong mạng vệ tinh thì ăng-ten là thứ đang chuyển động. Như vậy, khi cả người dùng và ăng-ten vệ tinh đều chuyển động thì mọi thứ sẽ trở nên phức tạp hơn.
Một sự phức tạp khác trong định tuyến là do quỹ đạo thấp của hệ thống LEO, không phải mọi vệ tinh riêng lẻ đều có thể tiếp cận với ăng-ten trên mặt đất để cung cấp kết nối. Điều này có nghĩa là các gói dữ liệu cần phải được truyền từ vệ tinh này sang vệ tinh tiếp theo cho đến khi nó nằm trong phạm vi của một trạm mặt đất. Thực hiện điều đó một cách hiệu quả và theo dõi các đường truyền dẫn khác nhau là một thách thức mà các nhà khai thác vệ tinh đang tập trung để tìm giải pháp nhằm điều chỉnh các giao thức định tuyến để đáp ứng cho sự thay đổi nhanh chóng này.
Khi nào các hệ thống vệ tinh sẽ thu được lợi nhuận?
Việc phóng hàng loạt vệ tinh vào không gian cần một khoản đầu tư cực kỳ tốn kém của các công ty khai thác vệ tinh. Liên quan đên vấn đề này, người sáng lập SpaceX, tỷ phú Elon Musk đã từng nói: “Thách thức lớn nhất vẫn là không bị phá sản”.
Trong khi thị trường tiếp tục phát triển, chi phí triển khai một hệ thống vệ tinh dao động từ 5 tỷ đến 10 tỷ USD. Nhưng đó không phải là tất cả. Trong quá trình hoạt động, các nhà khai thác vệ tinh cần phải chi nhiều khoản hơn nữa như chi phí bảo trì để duy trì hệ thống vệ tinh hàng năm.
Bên cạnh đó, các vệ tinh cũng có tuổi thọ giới hạn và tất nhiên cũng giống như bất kỳ hệ thống nào khác, nó cũng có thể xảy ra hỏng hóc bất thường, buộc các nhà khai thác vệ tinh phải thay thế vệ tinh mới trước tuổi thọ dự kiến. Số liệu ước tính cho thấy, chỉ riêng con số này có thể làm tiêu tốn chi phí lên tới 1 tỷ đến 2 tỷ USD mỗi năm.
Không có gì ngạc nhiên khi một số công ty đã gặp phải các vấn đề tài chính khi họ tìm cách phát triển các chùm vệ tinh quỹ đạo tầm thấp. Chúng ta đã thấy điều này xảy ra với OneWeb, công ty đã nộp đơn phá sản sau khi được báo cáo là hết tiền và không đảm bảo được nguồn vốn bổ sung. Nếu không có chính phủ Anh ra tay cứu giúp thì công ty có lẽ đã không tồn tại được. Các công ty khác, như LeoSat của Luxembourg, không đủ may mắn để tìm được sự hậu thuẫn về mặt tài chính và kết quả là buộc phải ngừng hoạt động.
Trong vài năm gần đây, chúng ta đã thấy hệ thống LEO nhanh chóng trưởng thành và phát triển. Đặc biệt, khi đại dịch bùng phát trên toàn cầu, nhu cầu kết nối thông tin của con người ngày càng trở nên hết sức quan trọng; hy vọng các mạng vệ tinh quỹ đạo thấp sẽ mang lại kết nối internet băng rộng cho hầu hết người dân trên thế giới.
Mặc dù, hệ thống LEO sẽ mang lại hiệu quả, nhưng vẫn còn rất nhiều chặng đường phải đi và nhiều thách thức mà các công ty khai thác vệ tinh phải vượt qua. Các hệ thống vệ tinh có thể và sẽ lấp đầy một số khoảng trống về internet băng rộng, nhưng đừng mong đợi chúng sẽ sớm thay thế các hệ thống trên mặt đất và kết nối dựa trên cáp.