Các
áp dụng của vệ tinh dân sự
Hà Dương Cự
Vệ tinh dân sự Landsat của Hoa Kỳ. (Hình:
NASA)
Tuy vệ
tinh được dùng nhiều nhất về quân
sự nhưng cũng có nhiều áp dụng của
vệ tinh trong các ngành dân sự. Mới đây công
ty SpaceX của ông Elon Musk đã phóng lên không trung
một lúc 60 vệ tinh để dùng cho Internet. Ông
Musk còn tính mỗi năm phóng lên 2,000 vệ tinh.
Kể như đây là bắt đầu một
kỷ nguyên mới cho ngành vệ tinh dân sự và thương
mại.
Vệ tinh
thường được phóng lên theo hai loại
quỹ đạo. Loại quỹ đạo thấp
(low earth orbit, viết tắt là LEO) khi độ cao
của vệ tinh từ 180 km tới 2,000 km. Một
loại khác cũng rất thông dụng được
gọi là địa tĩnh (geostationary). Vệ tinh
địa tĩnh bay trên xích đạo và có độ
cao 35,786 km. Ở độ cao này vệ tinh quay đồng
bộ với trái đất, nên đối với
một quan sát viên ở dưới đất vệ
tinh dường như đứng yên một chỗ trên
bầu trời.
Các
áp dụng của vệ tinh dân sự
-Tìm
đường: Hiện nay hầu như ai đi
đường cũng dùng hệ thống định
vị toàn cầu GPS (Global Positioning System). GPS là
một hệ thống vệ tinh được dùng
nhiều nhất và cũng đã được nói
tới nhiều, nên không cần nhắc lại ở
đây.
-Tiên đoán
thời tiết: Vệ tinh thời tiết đóng
một phần quan trọng trong việc tiên đoán
thời tiết. Có hai loại vệ tinh thời
tiết, một loại bay vòng qua hai cực, gọi là
Polar Operational Environment Satellite (vệ tinh hoạt động
môi trường địa cực, viết tắt là
POES) và loại thứ hai là vệ tinh địa tĩnh
Geostationary Operational Environment Satellite (vệ tinh hoạt
động môi trường địa tĩnh,
viết tắt là GOES). Hai loại này cung cấp thông
tin khác nhau.
Đĩa thu sóng từ vệ tinh. (Hình: en.wikipedia.org)
Vệ tinh
POES bay hai vòng quanh trái đất trong một ngày, như
vậy quan sát những chỗ bay qua hai lần trong
một ngày. POES thu thập những dữ liệu
về nhiệt độ và độ ẩm. Trong khi
đó vệ tinh GOES quan sát khí hậu trong một vùng
nhất định. Mỗi 30 phút vệ tinh này
chụp một tấm hình. Máy tính ghép những hình
ảnh đó và cho ra một video mà bạn thường
thấy trên truyền hình khi họ nói về thời
tiết.
Cơ quan
Quản Trị Hàng Không và Không Gian Quốc Gia (National
Aeronautics and Space Administration) chung sức với cơ
quan Quản Trị Đại Dương và Khí
Quyển Quốc Gia (National Oceanic and Atmospheric
Administration) để phát triển và điều hành
các vệ tinh thời tiết của Hoa Kỳ.
Những vệ tinh này còn theo dõi về môi trường.
Hiện nay Hoa Kỳ có hai vệ tinh địa tĩnh
GOES, mỗi vệ tinh này có thể quan sát khoảng
1/3 trái đất: GOES West và GOES EAST.
-Truyền
hình và Internet: Nếu bạn để ý thì thấy
nhiều nhà có một cái đĩa tròn hướng lên
trời. Đó là đĩa nhận tính hiệu cho
truyền hình từ vệ tinh.
Những
chương trình của đài truyền hình
được gửi lên vệ tinh từ một
trạm phát sóng và qua một cái đĩa truyền
lớn (từ 6 tới 12 mét). Sau khi nhận được
tín hiệu thì vệ tinh truyền hình phát rộng
xuống một vùng lớn trên trái đất.
Muốn nhận được chương trình
truyền hình thì phải có một đĩa thu sóng.
Đĩa nhận tín hiệu từ vệ tinh và đổi
tín hiệu đó thành hình ảnh. Đĩa thu sóng
hồi xưa phải rất lớn, nhưng bây
giờ kỹ thuật tối tân hơn, đĩa thu
sóng chỉ nhỏ hơn 1 mét. Có hai loại tín
hiệu, một là loại mở cho công chúng, ai có
đĩa thu sóng là có thể xem được,
một loại khác thì tín hiệu được mã hóa,
những ai mua dịch vụ truyền hình thì mới
coi được.
Vệ tinh
truyền hình hay Internet thường là loại vệ
tinh địa tĩnh vì như vậy đĩa
nhận sóng chỉ cần để hướng
thẳng tới vệ tinh lúc đầu, sau đó không
phải di động theo vệ tinh. Ở vùng đông
dân cư thì có cáp truyền hình nên vệ tinh
truyền hình không quan trọng, nhưng ở những
vùng quê hẻo lánh thì phương tiện xem
truyền hình hay dùng Internet chỉ có thể qua vệ
tinh.
-Điện
thoại: Với một máy điện thoại đặc
biệt bạn có thể nói chuyện điện
thoại qua vệ tinh. Những tín hiệu phát ra
từ máy của bạn được truyền
thẳng lên một vệ tinh. Vệ tinh này nhận tín
hiệu và truyền tín hiệu đó xuống một
trạm ở dưới đất và sau đó đi
vào hệ thống điện thoại bình thường
cho tới người nhận. Người nhận không
cần phải có máy điện thoại đặc
biệt.
Hình chụp từ vệ tinh nạn cháy rừng
ở California năm 2018. (Hình: NASA)
Có hai
loại vệ tinh điện thoại:
Một
loại là địa tĩnh. Vì vệ tinh ở quá
cao, nên thời gian tiếng nói đi từ người
nói đến người nghe hơi bị chậm hơn
điện thoại thường.
Loại
thứ hai là vệ tinh bay ở quỹ đạo
thấp LEO. Vì bay nhanh nên tại một điểm trên
trái đất chỉ có thể nối sóng với
một vệ tinh trong vòng từ 4 đến 15 phút.
Để có thể có sóng liên tục bao phủ
khắp thế giới hệ thống LEO này cần
nhiều vệ tinh.
Tuy bình thường
thì ít người dùng điện thoại vệ tinh.
Nhưng điện thoại vệ tinh hữu dụng
ở những chỗ không có đường dây như
tàu thủy, máy bay hay vùng rừng núi. Điện
thoại vệ tinh cũng rất cần thiết trong
những trường hợp khẩn cấp không có
điện thoại thường, thí dụ như
bị tai nạn trên núi.
-Môi trường:
Có nhiều vệ tinh được dùng để
khảo sát môi trường cũng như giúp cho ngành
canh nông, địa chất, và thủy lâm trong
nhiều phương diện. Một kỹ thuật
mới gọi là dò tìm từ xa (remote sensing) được
áp dụng trong lãnh vực này. Kỹ thuật dò tìm
từ xa khám phá và theo dõi những đặc tính
vật chất của một vùng bằng hình ảnh
chụp từ vệ tinh hay những bức xạ
phản chiếu từ mặt đất. Các nhà nghiên
cứu phân tích những dữ liệu thâu thập
được để giúp các vấn đề như:
quản lý nước, kiểm soát côn trùng, ước
tính sản lượng một mùa, khảo sát
thực vật, và theo dõi thiên tai như cháy rừng.
Mấy
hệ thống vệ tinh dân sự dùng cho môi trường
-Vệ
tinh Landsat: Landsat là một hệ thống vệ tinh dân
sự do NASA quản lý và có nhiệm vụ thu
thập các dữ kiện về rừng, các trang
trại, các khu vực đô thị, và vùng nước
ngọt của trái đất. Vệ tinh Landsat đầu
tiên được phóng vào năm 1972 và vệ tinh
mới nhất Landsat 9 được dự tính phóng
lên không trung vào năm 2021. Trái với sự bí
mật của vệ tinh quân sự, những hình
ảnh của Landsat được phổ biến
rộng rãi trong công chúng.
-Vệ
tinh khảo sát trái đất của Châu Âu: Châu Âu cũng
đã phóng nhiều vệ tinh để quan sát trái
đất. Vệ tinh đầu tiên là dò tìm từ
xa (European Remote Sensing Satellite, viết tắt ERS), ERS-1
được phóng lên Tháng Bảy, 1991, và có mục
đích thu thập tin tức về đất, nước,
băng đá và khí quyển của trái đất.
Theo kế hoạch dự trù thì vệ tinh sẽ
hoạt động được khoảng năm năm,
nhưng ERS-1 đã hoạt động tới chín năm.
Vệ tinh thứ hai là ERS-2 được phóng lên vào
Tháng Tư, 1995, và hoạt động cho tới 2001 thì
những máy móc trên đó bắt đầu bị hư
hỏng. Đến năm 2011 thì ERS-2 hoàn toàn ngưng
hoạt động và chỉ còn là một vật
thể vô dụng bay vòng quanh trái đất.
Nối
tiếp hai vệ tinh trên là vệ tinh Envisat
(Environmental Satellite, vệ tinh môi trường). Đây
là vệ tinh dân sự khảo sát trái đất
lớn nhất thế giới, nặng tới 8,211 kg.
Envisat được phóng lên vào Tháng Ba, 2002, và
hoạt động cho tới Tháng Tư, 2012, thì Cơ
Quan Không Gian Châu Âu mất liên lạc với vệ
tinh. Hiện tại hệ thống vệ tinh Sentinel
tiếp tục làm công việc của các vệ tinh trước
nhưng với máy móc tối tân hơn.
Hà
Dương Cự
—-
Nguồn tài liệu: https://earth.esa.int,
www.nasa.gov, www.space.com