SKĐS - Từ giấc mơ nhìn ra không gian đến thực tế nắm bắt công nghệ, hành trình chinh phục vũ trụ của Việt Nam trong hai thập kỷ qua là câu chuyện vừa khoa học, vừa mang đậm khát vọng sáng tạo.

Hạt mầm của giấc mơ không gian

Nếu PicoDragon (2013) mở ra bước khởi đầu – "chạm" vào không gian bằng đôi tay Việt, thì NanoDragon (2021) lại là minh chứng cho tinh thần tự chủ: Việt Nam có thể tự thiết kế, chế tạo và đưa một vệ tinh hoàn chỉnh lên quỹ đạo.

Vệ tinh NanoDragon – sản phẩm của Đề tài "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, phóng và vận hành thử nghiệm vệ tinh siêu nhỏ cỡ nano" thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ cấp quốc gia về công nghệ vũ trụ giai đoạn 2016–2020 – đã được tự thiết kế, chế tạo tại Việt Nam và phóng lên quỹ đạo năm 2021. Sản phẩm do các nhà khoa học Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC) thực hiện.

Cụ thể, đề tài do ThS. Vũ Việt Phương làm Chủ nhiệm, TS. Lê Xuân Huy giữ vai trò Thư ký khoa học. Dự án tập trung vào thử nghiệm công nghệ, hoàn thiện quy trình thiết kế – tích hợp và kiểm thử trong điều kiện hạn chế, qua đó tích lũy thêm nhiều bài học kinh nghiệm quý cho các chương trình vệ tinh nhỏ tiếp theo của Việt Nam.

TS. Lê Xuân Huy hiện là Phó Tổng giám đốc Trung tâm Vũ trụ Việt Nam. Anh kể, ý tưởng về NanoDragon được hình thành từ khoảng năm 2014–2015. Nhóm của TS. Huy khi ấy trăn trở: liệu Việt Nam có thể tự mình thiết kế và chế tạo một vệ tinh nhỏ – không chỉ để thử nghiệm kỹ thuật, mà còn chứng minh năng lực sáng tạo nội sinh?

Sau hai năm nghiên cứu và hoàn thiện hồ sơ, đề tài "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, phóng và vận hành thử nghiệm vệ tinh siêu nhỏ cỡ nano" được phê duyệt trong khuôn khổ Chương trình Khoa học và Công nghệ cấp Quốc gia về công nghệ vũ trụ giai đoạn 2016–2020. Mục tiêu của NanoDragon là thử nghiệm thu tín hiệu nhận dạng tự động (AIS) từ tàu biển, đồng thời chụp ảnh quang học để đánh giá khả năng điều khiển tư thế của vệ tinh – bước đi kế tiếp sau PicoDragon, nhằm nâng cao năng lực tự chủ công nghệ và đào tạo đội ngũ kỹ sư "made in Vietnam".

Khi bắt tay vào dự án "made in Vietnam" đầu tiên, cảm xúc của nhóm là sự pha trộn giữa háo hức và lo âu. Nguồn lực hạn chế, chỉ có thể chế tạo một mô hình duy nhất, trong khi trên thế giới, các dự án vệ tinh mới thường cần ít nhất hai đến ba mô hình để thử nghiệm. Việt Nam khi ấy cũng chưa có cơ sở thử nghiệm môi trường không gian, nên NanoDragon chỉ có thể được mang sang Nhật Bản để kiểm tra một lần duy nhất trước khi phóng.

"Chúng tôi hiểu rằng chỉ cần một lỗi nhỏ, công sức của nhiều năm có thể tan biến. Nhưng điều đó lại khiến ai nấy càng quyết tâm hơn." TS. Huy nhớ lại.

Sau quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt tại Nhật Bản, ngày 9/11/2021, NanoDragon được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa Epsilon của JAXA. Dù quy mô khiêm tốn, vệ tinh này đã đánh dấu một cột mốc: lần đầu tiên Việt Nam sở hữu vệ tinh cỡ nano do chính các kỹ sư trong nước thiết kế, chế tạo và tích hợp hoàn toàn.

TS Lê Xuân Huy cho biết, quá trình thiết kế NanoDragon được triển khai theo hướng tối ưu nguồn lực nhưng vẫn cố gắng tuân thủ chuẩn quốc tế.

Khi bắt đầu dự án, nhóm xây dựng thiết kế nhiệm vụ cho vệ tinh dựa trên nhu cầu thực tế và năng lực kỹ thuật của Việt Nam tại thời điểm đó. Từ thiết kế nhiệm vụ đó, nhóm xác định rõ những phần có thể tự làm, những phần cần hợp tác nghiên cứu và những phần phải mua linh kiện để tích hợp.

Các thành phần của vệ tinh được phát triển theo ba hướng. Thứ nhất là các phần do nhóm trong nước trực tiếp thiết kế và chế tạo từ mức linh kiện, bao gồm khối cấu trúc – cơ nhiệt, mạch phân phối nguồn, các tấm pin mặt trời, phần mềm bay và một số mạch phụ trợ điện tử.

Thứ hai là những thiết bị có mức tích hợp công nghệ cao mà trong nước chưa thể sản xuất, chúng tôi lựa chọn mua từ các nhà cung cấp uy tín để đảm bảo độ tin cậy. Thứ ba là các hạng mục được phối hợp với đối tác Nhật Bản nghiên cứu, trong đó đáng chú ý là máy tính trung tâm (OBC) – bộ xử lý điều khiển toàn bộ hoạt động của vệ tinh. Việc hợp tác này không chỉ giúp đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật, mà còn mở ra cơ hội phóng vệ tinh theo chương trình hỗ trợ nghiên cứu của Nhật Bản, vì kinh phí của đề tài không bao gồm chi phí phóng – một con số rất lớn đối với bất kỳ dự án nào.

Phần hệ thống mặt đất được nhóm trong nước tích hợp hoàn toàn, trong đó phần mềm điều khiển và hệ thống thu phát tín hiệu SDR (Software Defined Radio) được tự phát triển. Toàn bộ quy trình tích hợp, kiểm tra chức năng và thử nghiệm môi trường được đội ngũ kỹ sư trong nước thực hiện theo chuẩn ECSS.

"Chúng tôi có thể nói rằng Việt Nam đã làm chủ được thiết kế nhiệm vụ, thiết kế cấu trúc, quy trình tích hợp và kiểm tra tổng thể cho vệ tinh cỡ nhỏ. Việc kết hợp giữa tự phát triển, hợp tác nghiên cứu và tích hợp linh kiện thương mại là cách tiếp cận phù hợp, giúp tối ưu hiệu quả kỹ thuật và kinh tế – cũng là phương pháp phổ biến ngay cả tại các quốc gia có nền công nghiệp vũ trụ phát triển", TS Lê Xuân Huy chia sẻ.

Đây là một lĩnh vực kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác và tính kỷ luật gần như tuyệt đối, vì sản phẩm cuối cùng không chỉ phức tạp mà còn phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt của vũ trụ. Sau khi phóng lên quỹ đạo, vệ tinh phải chịu rung, va đập, sốc cơ học trong giai đoạn phóng và sau đó làm việc trong điều kiện nhiệt độ chênh lệch hàng trăm độ C, bức xạ mạnh và hoàn toàn không thể can thiệp sửa chữa. Toàn bộ hệ thống chỉ được kích hoạt một lần và phải vận hành ổn định trong suốt vòng đời, do đó mọi chi tiết đều phải được thiết kế, kiểm thử và xác nhận với độ tin cậy rất cao.

Trong bối cảnh đó, thách thức lớn nhất của nhóm nghiên cứu là phải thực hiện toàn bộ quá trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và tích hợp vệ tinh trong điều kiện nguồn lực hạn chế, thời gian gấp và cơ sở hạ tầng thử nghiệm trong nước còn thiếu. Kinh phí của đề tài chỉ đủ để chế tạo một mô hình duy nhất. Bên cạnh đó, do Việt Nam chưa có đầy đủ thiết bị phục vụ thử nghiệm môi trường, chúng tôi chỉ có thể đưa sản phẩm sang Nhật Bản để thử nghiệm một lần duy nhất trước khi phóng.

Những điều kiện đó khiến mọi khâu trong dự án – từ thiết kế, tích hợp cho đến kiểm tra – đều phải được chuẩn bị hết sức cẩn trọng. Các kỹ sư buộc phải tính toán kỹ từng chi tiết, mô phỏng nhiều kịch bản rủi ro và xây dựng quy trình dự phòng ngay từ đầu.

Tiến gần làm chủ các công nghệ phức tạp hơn

Theo TS Lê Xuân Huy, với NanoDragon, nhóm không đặt mục tiêu tạo ra những công nghệ mới vượt trội, mà coi trọng việc xây dựng quy trình và năng lực làm chủ từng bước trong thiết kế, tích hợp và thử nghiệm. Dù quy mô dự án còn khiêm tốn, nhóm đã thử nghiệm nhiều hướng tiếp cận phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam, qua đó tích lũy được nhiều kinh nghiệm hữu ích cho các dự án vệ tinh sau này.

Một trong những hướng tiếp cận đáng nhớ là việc gộp mô hình kỹ thuật và mô hình bay thành một mô hình duy nhất, nhằm tối ưu nguồn lực và rút ngắn thời gian. Cách làm này giúp nhóm tập trung kiểm chứng thiết kế và vận hành thử các quy trình kỹ thuật quan trọng. Tuy nhiên, đây cũng là một bài học thực tế: trong các dự án vệ tinh, việc tách riêng các mô hình để thử nghiệm theo đúng quy trình quốc tế sẽ giúp nâng cao độ an toàn và tin cậy, đặc biệt khi hệ thống trở nên phức tạp hơn.

Nhóm cũng hướng tới việc tự thiết kế và tích hợp trạm mặt đất sử dụng công nghệ SDR (Software Defined Radio) cùng phần mềm điều khiển riêng, nhằm chủ động hơn trong công tác theo dõi và vận hành vệ tinh. Bên cạnh đó, việc tận dụng ảnh quang học để đánh giá khả năng ổn định và độ chính xác điều khiển tư thế cũng được lên kế hoạch như một phương pháp thử nghiệm sáng tạo, phù hợp với điều kiện hạ tầng trong nước.

Những kinh nghiệm này, dù ở quy mô nhỏ, đã giúp đội ngũ kỹ sư hiểu sâu hơn về chu trình phát triển vệ tinh – từ khâu thiết kế, chế tạo đến chuẩn bị vận hành – và tạo nền tảng quan trọng cho những bước tiến vững chắc hơn trong tương lai.

Từ dự án này, nhóm kỹ sư đã tích lũy được kinh nghiệm quý báu về thiết kế, tích hợp, thử nghiệm và vận hành – nền tảng để phát triển các thế hệ vệ tinh kế tiếp như vệ tinh LOTUSat-1 và LOTUSat-2 hay VNREDSat-2, nơi Việt Nam sẽ tiến gần hơn tới việc làm chủ công nghệ radar quan sát Trái đất.

Nền tảng để khai thác tài nguyên số không gian

Theo nhóm nghiên cứu, về nguyên tắc, dữ liệu vệ tinh, dù thu từ các vệ tinh nhỏ hay lớn, đều có thể trở thành nguồn thông tin quan trọng phục vụ các nền tảng chuyển đổi số. Các ứng dụng điển hình là quan trắc môi trường, quản lý biển đảo, nông nghiệp thông minh hay quy hoạch đô thị. Dữ liệu đó giúp hình thành bức tranh không gian – thời gian liên tục của Trái Đất, từ đó hỗ trợ ra quyết định một cách kịp thời và có cơ sở khoa học hơn.

Tuy nhiên, với NanoDragon, mục tiêu chính không phải là cung cấp dữ liệu ứng dụng, mà là thử nghiệm công nghệ và hoàn thiện năng lực thiết kế, tích hợp, vận hành vệ tinh trong nước. Các kết quả nghiên cứu và mô hình kỹ thuật thu được chính là bước chuẩn bị để Việt Nam có thể phát triển các thế hệ vệ tinh tiếp theo – nơi dữ liệu được thiết kế ngay từ đầu để phục vụ các hệ thống thông tin, mô hình phân tích và nền tảng chuyển đổi số quốc gia.

"Có thể nói, NanoDragon đóng vai trò như một bước đệm, thông qua dự án, đội ngũ kỹ sư trong nước đã hiểu rõ hơn cách xây dựng hệ thống thu nhận, truyền và xử lý dữ liệu vệ tinh – những yếu tố nền tảng cần có để sau này Việt Nam có thể chủ động tạo ra và khai thác "tài nguyên số" từ không gian", TS Lê Xuân Huy nói.

Dữ liệu từ các vệ tinh nhỏ trong tương lai có thể trở thành nguồn tài nguyên số cho các doanh nghiệp công nghệ Việt khai thác – chẳng hạn cung cấp dịch vụ dự báo, bản đồ số hay quản lý đô thị thông minh.

Dữ liệu vệ tinh nói chung, đặc biệt từ các hệ thống quan sát Trái Đất, ngày nay đã trở thành một loại tài nguyên số có giá trị cao, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như giám sát môi trường, quản lý biển đảo, nông nghiệp thông minh, quy hoạch hạ tầng hay ứng phó thiên tai. Khi được xử lý và kết nối với các nền tảng dữ liệu khác, thông tin từ vệ tinh có thể trở thành nguồn đầu vào quý giá cho quá trình chuyển đổi số quốc gia.

"Từ thực tế triển khai các chương trình nghiên cứu, chúng tôi luôn kiến nghị rằng dữ liệu vệ tinh cần được coi là dữ liệu quốc gia. Việc xây dựng cơ chế quản lý và khai thác thống nhất sẽ giúp bảo đảm an ninh, an toàn thông tin, đồng thời tạo điều kiện để cộng đồng khoa học, cơ quan quản lý và doanh nghiệp trong nước cùng khai thác hiệu quả. Khi có chính sách chia sẻ hợp lý, dữ liệu vệ tinh có thể trở thành nền tảng cho hàng loạt sản phẩm và dịch vụ mới – từ bản đồ số, dự báo khí tượng – thủy văn đến phân tích không gian phục vụ quy hoạch đô thị, giao thông hay bảo tồn tài nguyên". TS Lê Xuân Huy nói.

Bên cạnh đó, Việt Nam nên sớm xem xét việc ban hành Luật Vũ trụ hoặc các văn bản pháp lý chuyên biệt về hoạt động không gian, trong đó có nội dung chuẩn hóa quản lý, lưu trữ và sử dụng dữ liệu vệ tinh. Hành lang pháp lý rõ ràng sẽ giúp tăng tính pháp lý cho việc sử dụng dữ liệu này trong thống kê, quy hoạch, quản lý đất đai hay giám sát môi trường, đồng thời mở ra cơ hội để các doanh nghiệp công nghệ tham gia phát triển các nền tảng phân tích, chia sẻ và thương mại hóa dữ liệu không gian một cách bền vững.

Kính thiên văn mạnh nhất thế giới có thể 'nhìn' xa tới đâu trong vũ trụ?

SKĐS - Từ chiếc kính thiên văn đầu tiên do nhà chế tạo người Hà Lan Hans Lippershey phát minh vào năm 1608, nhân loại đã không ngừng cải tiến công nghệ để vươn tầm nhìn ra xa hơn trong vũ trụ.