Sự phát triển của vệ tinh phi địa tĩnh trên thế giới

28/04/2011

(rfd.gov.vn)- Có rất nhiều hệ thống vệ tinh phi địa tĩnh hoạt động trong 3 thập kỷ qua với những nghiệp vụ và chức năng đặc biệt như: quan sát thời tiết, thám hiểm trái đất từ xa, định vị vô tuyến, thông tin, giám sát … Một trong những đặc điểm duy nhất của các vệ tinh này là khả năng quan sát bề mặt trái đất một cách định kỳ từ một vệ tinh đơn. Nếu yêu cầu quan sát trái đất một cách đồng thời thì một số vệ tinh có thể tìm thấy phụ thuộc vào độ cao quỹ đạo của chúng.

Hệ thống thông tin vệ tinh có 2 cấu hình quỹ đạo trái đất chung là:

1. Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh – Geostationary Satellite Orbit (GSO)

2. Vệ tinh quỹ đạo phi địa tĩnh (hay không địa tĩnh) – Non-Geostationary Satellite Orbits (non-GSO)

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA VỆ TINH PHI ĐỊA TĨNH

Vì vậy, tùy thuộc vào độ cao so với mực nước biển của quỹ đạo, vệ tinh phi địa tĩnh được phân loại:

1.Quỹ đạo vệ tinh tầm thấp (low-Earth orbit - LEO) như một số hệ thống vệ tinh thời tiết. 

2.Quỹ đạo vệ tinh tầm trung (medium-Earth orbit – MEO)

3.Quỹ đạo vệ tinh tầm cao (high-Earth orbit – HEO) như các vệ tinh dẫn đường GPS và GLONASS.

Các nghiệp vụ vô tuyến được sử dụng cho vệ tinh phi địa tĩnh:

Bất kỳ nghiệp vụ vô tuyến nào sử dụng vệ tinh địa tĩnh cũng có thể sử dụng vệ tinh phi địa tĩnh:

Các nghiệp vụ vô tuyến qua vệ tinh thông dụng như nghiệp vụ cố định qua vệ tinh (FSS – Fixed Satellite Service), nghiệp vụ quảng bá qua vệ tinh (BSS – Broadcasting Satellite Service) và nghiệp vụ di động qua vệ tinh (Mobile Satellite Service) đều có thể sử dụng vệ tinh phi địa tĩnh. Ở các nghiệp vụ này, khi sử dụng quỹ đạo phi địa tĩnh được quy định ký hiệu như NGSO FSS, NGSO BSS, NGSO MSS. Điển hình các hệ thống vệ tinh sử dụng quỹ đạo phi địa tĩnh trong các nghiệp vụ trên có các hệ thống SkyBridge, Global Star, ICO … với vùng phủ toàn cầu.

Nghiệp vụ vô tuyến dẫn đường, định qua vệ tinh: hiện nay các nghiệp vụ này đều sử dụng các hệ thống vệ tinh phi địa tĩnh. Điển hình cho các hệ thống này bao gồm hệ thống GPS (Mỹ), GLONASS (Nga), GALIEO (Châu Âu).

Nghiệp vụ thăm dò trái đất qua vệ tinh (Earth Exploration Satellite Service – EESS): nghiệp vụ này chủ yếu sử dụng các hệ thông vệ tinh quỹ đạo tầm thấp (LEO).

II. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRÊN THẾ GIỚI

Vệ tinh nhỏ (hay còn gọi là vệ tinh nhẹ) là vệ tinh có trọng lượng dưới 500kg. Vệ tinh nhỏ được phát triển mạnh từ đầu những năm 1980 nhờ thành tựu của việc thu nhỏ hóa công nghệ nói chung và của vi cơ điện tử nói riêng.

Trung tâm vũ trụ Surrey thuộc đại học Surrey (Anh) đã thiết kế và chế tạo vệ tinh nhỏ UoSAT-1. Được NASA phóng vào tháng 10/1981, vệ tinh này hoạt động 8 năm trên quỹ đạo. Hai vệ tinh nhỏ này đã góp phần hình thành quan niệm hiện đại về vệ tinh nhỏ.

Vệ tinh nhỏ có những ưu điểm sau:

+Chi phí chế tạo thấp: do khối lượng nhỏ nên chi phí chế tạo chỉ vào khoảng 1/10 đến 1/50 so với vệ tinh thông thường.

+Chi phí phóng thấp do trọng lượng nhỏ và do được phóng ghép với các vệ tinh lớn khác.

+Phát triển nhanh từ 18 tháng đến 3 năm, với vệ tinh lớn thời gian này khoảng 4-5 năm.

+Đội ngũ kỹ sư cần đào tạo ít hơn.

+Dễ tiếp thu công nghệ hơn.

Các đặc điểm trên là ưu điểm cho phần lớn các nước đang phát triển lựa chọn để tiếp cận một cách phù hợp nhất và nhanh nhất để nghiên cứu khai thác vũ trụ.

Trong giai đoạn 1998-2004, các nước sau đã nhận chuyển giao công nghệ vệ tinh nhỏ:

-Châu Á: Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Đài Loan, Malaysia, Singapore, Pakistan, Thổ nhĩ Kỳ, Indonesia

-Châu Phi: Nam Phi, Angiêri, Nigiêria.

Trong giai đoạn 1998-2004, công nghệ vệ tinh nhỏ quan sát trái đất chụp được ảnh đơn sắc có độ phân giải trung bình (32m) và vệ tinh nhỏ ít nhiều mang tính chất biểu diễn công nghệ.

Từ năm 2005 – nay: đã xuất hiện vệ tinh nhỏ có khả năng chụp ảnh đơn sắc với độ phân giải cao 2-4m, chất lượng ảnh tốt. Đây là thế hệ thứ 2 của vệ tinh nhỏ. Độ phân giải và chất lượng ảnh của vệ tinh nhỏ thế hệ 2 đã xấp xỉ như những vệ tinh lớn. Angieri và Nigieria là 2 nước có điều kiện kinh tế xã hội gần với Việt Nam, đã có kế hoạch phóng các vệ tinh nhỏ thế hệ thứ 2 trong năm 2008-2009.

III. VỆ TINH VNREDSAT-1

Việt Nam đang triển khai “Dự án vệ tinh nhỏ Việt Nam giám sát tài nguyên thiên nhiên môi trường và thiên tai” (dự án VNREDSAT-1). Dự án này được thực hiện bằng nguồn vốn ODA của Chính phủ Pháp do công ty hàng không quân sự và vũ trụ Châu Âu (European Aeronautic Defence and Space Company – EADS) thực hiện. Dự án VNREDSAT-1 được khởi động cách đây bảy năm, được Thủ tướng Chính phủ giao cho Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam thực hiện Dự án nhằm phục vụ Chiến lược Nghiên cứu & Ứng dụng Công nghệ Vũ trụ đến năm 2020. Dự án VNREDSAT-1 có tổng mức đầu tư là 55,8 triệu euro từ nguồn vốn vay viên trợ phát triển chính thức (ODA) của Chính phủ Pháp và 64 tỷ 820 triệu đồng nguồn vốn đối ứng của Việt Nam. Dự án bao gồm 10 hạng mục chính trong đó có hạng mục thuê phương tiện phóng vệ tinh VNREDSAT-1; bảo hiểm phóng; thuê tư vấn giám sát thực hiện dự án vận hành và khai thác.

Mô hình dự án gồm:

-Trạm thu ảnh vệ tinh (VNGS) được xây dựng tại xã Xuân Phương, Từ Liêm Hà Nội, có khả năng thu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp và ENVISAT cuae ESA.

-Trung tâm dữ liệu viễn thám quốc gia (NDC).

-Hệ thống ứng dụng dữ liệu (DUS). 

            

VNREDSAT-1 nặng  khoảng 130 kg, có thể quan sát trái đất ở độ cao gần 700 km, có khả năng chụp ảnh với độ phân giải cao. Độ nét của các ảnh được chụp phụ thuộc vào thời tiết và độ phân giải của đầu thu. Theo quỹ đạo bay, cứ ba ngày, vệ tinh quai lại điểm ban đầu.

Nếu xét về vệ tinh viễn thám, chuyên chụp ảnh, nghiên cứu Trái Đất, và quản lý tài nguyên thiên nhiên, đây là vệ tinh đầu tiên của Việt Nam. Nhưng nếu tính cả vệ tinh VINASAT-1 (được phóng lên quỹ đạo cách đây ba) chuyên cung cấp các dịch vụ viễn thông, đây sẽ là vệ tinh thứ hai của Việt Nam.

Nếu vệ tinh nhỏ của Việt Nam VNREDSAT-1 giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường và thiên tai được phóng lên quỹ đạo đúng tiến độ sau 3 năm nữa, Việt Nam sẽ có một hệ thống giám sát hoàn chỉnh, hoàn toàn độc lập từ vệ tinh đến trạm thu mặt đất và trung tâm dữ liệu, sẽ giúp duy trì và phát triển lâu dài hệ thống giám sát với chi phí thấp hơn nhờ sử dụng nguồn nhân lực trong nước, tiết kiệm được ngoại tệ nhà nước phải bỏ ra hằng năm để mua ảnh viễn thám, không còn phụ thuộc vào nguồn cung cấp ảnh viễn thám nước ngoài.

N. H. Cương