Số lượng vệ tinh quay quanh trái đất đã tăng vọt trong những năm gần đây. Năm 1959, con số chỉ có hai nhưng ngày nay đã có hơn ba nghìn vệ tinh đang hoạt động, và đó mới chỉ là bước khởi đầu. Các công ty tư nhân đang tranh giành không gian với tốc độ nhanh chóng. Chỉ riêng dự án Starlink của SpaceX đã được phép đưa 12000 vệ tinh vào quỹ đạo. Trong thời gian mười năm, có thể có 16000 vệ tinh trên quỹ đạo, gấp 5 lần ngày nay.
Chi phí ra mắt giá thấp là một trong những động lực quan trọng thúc đẩy sự đổ xô ra thị trường. Cách đây 25 năm, chi phí tải trọng cho mỗi kg là 22000 euro và ngày nay giá chỉ còn 1000 euro và những mức giá này dự kiến sẽ giảm xuống dưới 100 euro cho mỗi kg. Không có gì ngạc nhiên khi ngày càng có nhiều công ty đang nhìn lên bầu trời.
Dữ liệu từ không gian sẽ là chìa khóa để mở ra các cải tiến kỹ thuật mới trong tương lai. Điều hướng, liên lạc, quan sát trái đất; nhiều vệ tinh cung cấp dữ liệu hơn bao giờ hết. Người ta nói rằng mọi ngành công nghiệp lớn sẽ bị ảnh hưởng bởi dữ liệu vệ tinh trong 10 năm tới.
Hầu hết dữ liệu đến từ cáp ngầm, nhưng một nửa hành tinh không có quyền truy cập vào cáp cung cấp băng thông rộng đáng tin cậy. Và, đây là vệ tinh để xoay chuyển trò chơi 360 độ. Nói chung, có ba loại vệ tinh; Vệ tinh quỹ đạo cao, vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh hình khối. Vệ tinh quỹ đạo cao bay lơ lửng trên đường xích đạo của trái đất khoảng 36000 km. Chúng lớn bằng kích thước xe buýt học sinh và cũng có giá rất lớn. Vệ tinh quỹ đạo thấp có kích thước tương đối bằng mười so với kích thước của vệ tinh quỹ đạo cao, rẻ hơn để chế tạo và quay quanh quỹ đạo khoảng 1000 km. Và, sau đó có những vệ tinh quay quanh trái đất thậm chí còn gần hơn; vệ tinh khối lập phương. Có kích thước bằng một cái bình sữa và bay lơ lửng khoảng 500kms trên quỹ đạo và có thể được gắn vào nhiều vệ tinh hình khối như Legos để nhân thêm sức mạnh của chúng.
Mỗi vệ tinh này cuối cùng có thể cạnh tranh với các cáp ngầm. Các vệ tinh quỹ đạo cao tạo ra một mạng lưới dữ liệu thực sự rộng, gần bằng kích thước của toàn lục địa. Tuy nhiên, chúng cao hơn, chúng có ít dung lượng dữ liệu hơn khiến chúng không quá tuyệt vời cho các mục đích thương mại như chơi game vì chúng có thời gian trễ. Mặt khác, quỹ đạo thấp và số liệu thống kê về hình khối gần hơn, vì vậy chúng có thể cung cấp tốc độ nhanh hơn như 5G và độ trễ thấp hơn và đó là những gì cạnh tranh với các dây cáp trở lại hành tinh trái đất.
Vệ tinh ngày càng nhỏ và rẻ hơn. Lý do mà các vệ tinh ngày càng nhỏ hơn và bắt đầu một cuộc cách mạng mới là rào cản xâm nhập vào không gian không còn cao nữa. Các vệ tinh lớn mang theo nhiều thiết bị có thể làm tăng chi phí tải trọng lên đáng kể. Ngược lại, nếu bạn có thể quản lý để làm cho vệ tinh nhỏ hơn, thu nhỏ các thành phần và tận dụng lợi thế của việc tăng hiệu quả thì bạn có thể đưa thứ gì đó vào quỹ đạo nhanh hơn nhiều. Những người khổng lồ nặng hàng tấn đang biến thành bầy đàn thông minh cung cấp dữ liệu liền mạch; nguyên liệu thô của tương lai.
Khi ngành công nghiệp vũ trụ trải qua sự gián đoạn chưa từng thấy kể từ cuộc chạy đua không gian ban đầu vào những năm 1960, nhiều công ty đang chuẩn bị cung cấp các khả năng dựa trên không gian với các cấu hình rủi ro mới, khối lượng tăng và giảm chi phí. Các doanh nghiệp đã thành lập đang thích ứng để tận dụng những cơ hội này.
Cho dù đó là tải trọng vi sóng vệ tinh thông lượng cao (HTS) hay đo từ xa, theo dõi và điều khiển (TT&C), các công cụ thiết kế và xác nhận từ Keysight cung cấp sự đảm bảo cao hơn rằng vệ tinh của bạn và các hệ thống con của nó hoạt động lần đầu tiên, mọi lúc, trong khoảng thời gian Sứ mệnh.
Để biết thêm về điều này, tôi rất may mắn được trò chuyện trực tiếp với Richard Soden, Trưởng nhóm Không gian & Vệ tinh, Công nghệ Keysight. Trích đoạn:
Thời báo ELE: Giảm chi phí phóng và sự tiến bộ của tên lửa tái sử dụng đã thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp vệ tinh ngày nay. Làm cách nào để Keysight đảm bảo độ tin cậy của giải pháp chống lại các ý định phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp vũ trụ để giảm thiểu chi phí phóng? Ý định này có thể là trở ngại cho một vệ tinh tối tân không?
Để hỗ trợ ngành công nghiệp này, Keysight tập trung vào việc cho phép các công ty đẩy nhanh việc triển khai công nghệ của họ vào hoạt động vũ trụ, đồng thời giảm thiểu rủi ro và đảm bảo hiệu suất. Bạn nghe rất nhiều về “dịch chuyển sang trái” trong ngành. Điều này đề cập đến việc hoàn thành sớm mọi thứ trong vòng đời sản phẩm và Keysight cho phép điều này không chỉ thông qua phần cứng kiểm tra và đo lường mà còn thông qua phần mềm thiết kế hệ thống của chúng tôi. Chúng tôi cho phép xây dựng các mô hình cấp hệ thống chính xác bao gồm động lực học quỹ đạo của LEO cũng như các phương tiện để kiểm tra và cải thiện các mô hình này, nắm bắt tính chất vật lý thực của hoạt động. Các mô hình này có thể được sử dụng như là "Digital Twins" cho phép các nhóm kỹ thuật song song bắt đầu phát triển trước khi có hệ thống phần cứng hoàn chỉnh.
ELE Times: Trong lộ trình phát triển vệ tinh mới, mỗi bước đều rất quan trọng. Keysight tận dụng kiến thức chuyên môn của mình như thế nào để đảm bảo cho ngành công nghiệp không gian và vệ tinh? Các giải pháp mới nhất của bạn liên quan đến quang phổ này là gì?
Danh mục giải pháp khổng lồ từ Keysight Technologies bao gồm toàn bộ vòng đời phát triển sản phẩm và trước đây tôi đã đề cập đến phần mềm thiết kế của chúng tôi. Khi chúng tôi có các thành phần và hệ thống con để kiểm tra, chúng tôi có thể tận dụng các mô hình thiết kế để tạo và phân tích các dạng sóng thực tế thông qua bộ tạo tín hiệu băng rộng và bộ phân tích phổ của chúng tôi. Chúng tôi thậm chí có thể áp dụng độ méo kênh thực tế và Doppler ở cấp độ phần cứng. Chúng tôi cũng cung cấp các giải pháp cho hệ thống điện, bao gồm mô phỏng mảng năng lượng mặt trời và tải điện tử, để kiểm tra PDCU và cung cấp nguồn điện thực tế cho các thử nghiệm hệ thống. Sau đó, chúng tôi cung cấp các giải pháp thử nghiệm sản xuất tích hợp để thúc đẩy việc học thông qua tạo mẫu, cũng như các giải pháp thử nghiệm hiện trường bao gồm các thiết bị tích hợp cầm tay.
Những phát triển mới nhất liên quan đến cách tất cả các giải pháp này hoạt động cùng nhau để mang lại lợi tức đầu tư tối đa. Vì các giải pháp của chúng tôi cùng tồn tại nên dữ liệu thu được ở mọi giai đoạn phát triển có thể được sử dụng để cung cấp thông tin cho các quyết định phát triển, thúc đẩy quá trình ra quyết định đồng thời tăng cường sự tin tưởng vào hiệu suất hoạt động.
ELE Times: Khi việc đẩy lên tần số cao hơn và băng thông rộng hơn đã thúc đẩy các công nghệ vệ tinh, việc xác minh hiệu suất thậm chí còn trở nên quan trọng hơn đối với thành công của sứ mệnh. Các sản phẩm khác nhau được cung cấp bởi Keysight đảm bảo tín hiệu vệ tinh và liên lạc hiệu quả là gì?
Chúng tôi được biết đến với nhiều giải pháp băng rộng trong phân tích phổ cũng như bộ tạo tín hiệu băng rộng của chúng tôi. Bộ tạo tín hiệu vi sóng VXG của chúng tôi cung cấp công suất đầu ra cao nhất trong ngành với độ nhiễu pha cực thấp. Chúng tôi sử dụng các khả năng này để kiểm tra một loạt các thành phần RF và hệ thống con vệ tinh. Chúng tôi cũng sử dụng các nguồn bên ngoài với các sản phẩm máy phân tích mạng vectơ (VNA) của mình. Đội ngũ chuyên gia phát triển các sản phẩm của VNA xuất sắc trong việc phát huy khả năng của các thiết bị này. Phần mềm biến dạng điều chế của chúng tôi sử dụng nguồn bên ngoài để tạo ra tín hiệu băng rộng hoạt động thực tế. Trong phân tích, nó trích xuất biến dạng tuyến tính và phi tuyến tính trong thiết bị của chúng tôi đang được thử nghiệm (DUT) để đo NPR, ACPR và thậm chí EVM mà không cần giải điều chế tín hiệu. Điều này có thể có tác động rất lớn đến thời gian đo.
Thời báo ELE: Sự chuyển đổi ngành công nghiệp vũ trụ bởi các lực lượng công nghệ và thị trường mang lại những cơ hội mới để tăng trưởng và những thách thức mới. Những thách thức hiện tại mà bạn muốn xác định đối với độc giả của chúng tôi đối với ngành công nghiệp vũ trụ và vệ tinh là gì? Theo quan điểm của bạn, những sản phẩm và giải pháp nào do Keysight cung cấp là cách thoát khỏi những thách thức đó?
Thách thức lớn trong ngành công nghiệp không gian và vệ tinh ngày nay là cuộc đua triển khai công nghệ và thực hiện các trường hợp kinh doanh mới nhằm tận dụng các công nghệ đó nhanh nhất có thể trong khi giảm thiểu rủi ro trong hiệu suất hoạt động. Hiện đang có một cơn sốt tìm vàng trong không gian. Mặc dù LEO dễ tiếp cận hơn nhiều nhưng chi phí không đạt được các mục tiêu hoạt động vẫn rất lớn. Cách tiếp cận của chúng tôi đối với ngành là tổng thể và tập trung vào dữ liệu được tích lũy trong suốt quá trình phát triển và cách dữ liệu đó sau đó được sử dụng để đưa ra các lựa chọn thiết kế hoặc xác thực các giả định kinh doanh.
ELE Times: Bạn có kế hoạch đổi mới gì tiếp theo liên quan đến quang phổ này?
Chúng tôi tiếp tục phát triển danh mục giải pháp của mình để cho phép ngành Vũ trụ và Vệ tinh đạt được các mục tiêu của mình. Một lĩnh vực mà tôi quan tâm là các liên kết truyền thông điện quang. Khi tần số RF và vi ba bắt đầu bị tắc nghẽn với lưu lượng vệ tinh, chúng ta sẽ thấy việc sử dụng quang điện tử nhiều hơn để cung cấp liên lạc điểm-điểm. Việc kiểm tra những thứ đó đòi hỏi một số công cụ, nguồn và kỹ thuật đo bổ sung.
Mayank Vashisht | Trình chỉnh sửa phụ | ELE Times
Các bài viết Sự gia tăng đáng kể trong ngành công nghiệp vệ tinh & vũ trụ xuất hiện đầu tiên trên ELE lần.
