Làm quen với hệ thống thông tin vệ tinh
 |
(TBVTSG) – Con người đã chế tạo các thiết bị viễn thông và phóng chúng lên quỹ đạo. Các thiết bị này bay xung quanh trái đất để phục vụ cho các ngành nghiên cứu khoa học, viễn thông. Người ta gọi đó là các vệ tinh nhân tạo.
So với các hệ thống thông tin mặt đất, ưu điểm vượt trội của hệ thống thông tin vệ tinh là khả năng phủ sóng rộng và kết nối được ở khắp mọi nơi trên trái đất mà không phải mất thời gian để nối tuyến cáp quang từ nơi này đến nơi kia.
Tùy thuộc vào độ cao so với mặt nước biển của quỹ đạo các vệ tinh, người ta chia quỹ đạo các vệ tinh thành những dạng sau:
– LEO (Low Earth Orbit – Quỹ đạo thấp) có độ cao từ 160 – 2.000 km, các vệ tinh trong quỹ đạo này quay rất nhanh và đi hết một vòng trái đất khoảng 90 phút.
– MEO (Medium Earth Orbit – Quỹ đạo trung) có độ cao khoảng 2.000 – 35.786 km.
– GEO (Geosynchronous Orbit – Quỹ đạo địa tĩnh) có độ cao 35.768 km, các vệ tinh trong quỹ đạo này có tốc độ bay đồng bộ với chu kỳ quay của trái đất, nghĩa là nó có thể bay quanh trái đất khoảng 24 giờ và có thể xem như nó đứng yên so với mặt đất.
– HEO (High Eliptical Orbit – Quỹ đạo elip cao) có độ cao trên 35.786 km.
Tùy theo mục đích sử dụng mà người ta sẽ chọn quỹ đạo phù hợp để phóng vệ tinh. Ví dụ như vệ tinh dùng trong dịch vụ viễn thông (thường cần đáp ứng theo thời gian thực) và vệ tinh khí tượng thì thường được thiết kế bay theo quỹ đạo địa tĩnh (như vệ tinh viễn thông VINASAT-1 của Việt Nam bay trên quỹ đạo địa tĩnh, cách trái đất 35.768 km).
Các vệ tinh dùng vào mục đích quan sát, chụp ảnh, viễn thám, quân sự… – nói chung cần sự chính xác cao – thì thường dùng LEO. Ví dụ: vệ tinh về môi trường Envisat của châu Âu (Environmental Satellite), vệ tinh giám sát khí nhà kính như GOSAT của Nhật (Greenhouse Gases Observing Satellite).
Do khoảng cách từ quỹ đạo của LEO đến trái đất nhỏ, cho nên các vệ tinh trong quỹ đạo này được thiết kế mức công suất phát nhỏ hơn, các kênh thu phát của chúng ít bị nhiễu, tín hiệu được truyền nhanh và chất lượng tốt hơn so với GEO. Tuy nhiên, để phủ sóng toàn trái đất tại một thời điểm nào đó, người ta cần số lượng vệ tinh nhiều hơn dẫn đến chi phí cho hệ thống vệ tinh trong LEO tốn kém hơn nhiều.
Điểm mấu chốt trong các hệ thống vô tuyến là vấn đề quy hoạch tần số bởi không giải quyết vấn đề này thì tình trạng bị nhiễu giữa các kênh dịch vụ, các trạm với nhau sẽ rất nghiêm trọng. Vì vậy, trong hệ thống thông tin vệ tinh, tổ chức Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) cũng chia thế giới thành ba vùng: vùng 1 gồm châu Âu, châu Phi, Liên Xô (cũ), Mông Cổ; vùng 2: châu Mỹ và vùng 3 là phần châu Á và châu Đại Dương còn lại. Trên các vùng này, ITU phân bố các tần số khác nhau từ băng tần VHF (0,1-0,3 GHz) cho đến băng C (4-8 GHz), băng K (18-27 GHz) và µm (300-3.000 GHz).
Vệ tinh đầu tiên được phóng lên quỹ đạo là Sputnik 1 của Liên Xô (cũ) vào năm 1957, sau đó một năm Mỹ mới phóng vệ tinh Explorer 1 và tiếp theo là Canada với Alouette 1 vào năm 1962. Hai nước mới nhất vừa phóng vệ tinh vào năm 2008 là Venezuela với vệ tinh Venesat-1 và Việt Nam là VINASAT-1.
Từ những ứng dụng ban đầu của vệ tinh trong lĩnh vực điện thoại và truyền hình, giờ đây hệ thống thông tin vệ tinh đã cho phép khai thác thêm nhiều ứng dụng như cung cấp truyền hình độ phân giải cao (HDTV), dịch vụ Internet qua vệ tinh, cung cấp đường truyền băng thông rộng. Đó là chưa kể đến các dịch vụ qua vệ tinh cho các thiết bị di động trong ngành hàng không, hàng hải, hệ thống định vị toàn cầu GPS và nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác như nghiên cứu không gian và các hành tinh, kiểm tra môi trường, dự báo thời tiết, hỗ trợ thiết lập bản đồ.
PHAN HÙNG
