Camera vệ tinh bị mây che: iQPS muốn quan sát gần như mọi nơi trên Trái Đất mỗi 10 phút bằng radar

Một vệ tinh quang học có thể chụp được ảnh mặt đất rất chi tiết, nhưng nó vẫn phụ thuộc vào một thứ nhà vận hành không kiểm soát được: bầu trời. Mây dày có thể che mất mục tiêu, còn ban đêm loại bỏ ánh sáng Mặt Trời mà camera quang học cần để tạo ảnh.

Ngày 11/9/2026, công ty Nhật Bản iQPS công bố loạt ảnh đầu tiên từ QPS-SAR-18 “SUSANOO-II”, vệ tinh radar được đưa lên quỹ đạo chưa đầy một tháng trước đó. Một trong những cảnh thử nghiệm là Shirahama, Wakayama, khi khu vực đang có mưa; một cảnh khác chụp núi lửa Taal ở Philippines vào khoảng 1 giờ sáng địa phương. Cả hai vẫn cho thấy cấu trúc mặt đất ở độ phân giải dưới một mét trong chế độ Spotlight.

Đó là lợi thế cơ bản của synthetic aperture radar (SAR): vệ tinh không cần “nhìn” ánh sáng phản xạ từ Mặt Trời. Nó tự phát vi sóng xuống mặt đất, thu tín hiệu phản xạ trở lại rồi dùng chuyển động của vệ tinh và xử lý tín hiệu để tổng hợp một khẩu độ radar lớn hơn nhiều so với kích thước vật lý của antenna.

Điều iQPS đang thử thay đổi không chỉ là cảm biến. Công ty muốn triển khai đủ nhiều vệ tinh nhỏ để một địa điểm không phải chờ hàng giờ hoặc hàng ngày cho lần bay qua tiếp theo. Mục tiêu hiện tại là 24 vệ tinh vào cuối tháng 5/2028, sau đó tiếp tục mở rộng constellation tới năm 2030, hướng tới khả năng quan sát các mục tiêu gần như ở bất kỳ đâu trên thế giới với khoảng cách trung bình khoảng 10 phút giữa các cơ hội quan sát.

Radar không cần trời quang để tạo ảnh

Camera quang học trên vệ tinh hoạt động gần với camera thông thường: cảm biến ghi lại ánh sáng phản xạ từ bề mặt Trái Đất. Điều đó tạo ra ảnh trực quan, dễ diễn giải và có thể mang nhiều thông tin phổ, nhưng cloud cover trở thành một giới hạn cứng. Một đám mây nằm giữa vệ tinh và mặt đất đơn giản là che thứ camera muốn nhìn.

SAR dùng một phần khác của phổ điện từ. Theo European Space Agency, imaging radar là hệ chủ động: nó phát microwave xuống bề mặt rồi đo echo quay lại, nên hoạt động độc lập với ánh sáng Mặt Trời và ít bị ảnh hưởng bởi mây, sương hoặc thời điểm ngày đêm.

QPS-SAR làm việc ở X-band, khoảng 9,6 GHz. Thay vì tạo một bức ảnh màu như camera, mỗi pixel trong ảnh radar phản ánh cách bề mặt tán xạ sóng điện từ. Kim loại, mặt nước phẳng, cây cối, bê tông hay địa hình dốc có thể tạo phản hồi rất khác nhau. Vì thế ảnh SAR thường trông lạ với mắt người, nhưng chính khác biệt tán xạ đó lại hữu ích cho theo dõi tàu thuyền, lũ lụt, hạ tầng, biến dạng mặt đất và thay đổi giữa nhiều lần chụp.

“All-weather” cũng không nên hiểu là radar hoàn toàn miễn nhiễm với khí quyển. Mưa rất lớn có thể tác động tới tín hiệu ở một số tần số, còn ảnh SAR có các vấn đề riêng như speckle và biến dạng hình học. Nhưng với bài toán cloud cover — nguyên nhân khiến một phần lớn ảnh quang học không nhìn thấy mặt đất — radar có lợi thế rất rõ.

Một antenna 3,6 mét phải gấp vừa một vệ tinh khoảng 100 kg

SAR từng gắn liền với những vệ tinh lớn bởi radar cần công suất đáng kể và antenna đủ lớn để phát, thu tín hiệu yếu từ hàng trăm kilomet phía trên Trái Đất. iQPS giải bài toán kích thước bằng một antenna parabol dạng lưới có thể gập lại.

Theo tài liệu kỹ thuật của iQPS, antenna có đường kính khoảng 3,6 m khi triển khai nhưng có thể gấp xuống đường kính khoảng 80 cm và chiều cao khoảng 15 cm lúc phóng. Riêng cấu trúc antenna nặng khoảng 10 kg. Vệ tinh QPS-SAR thuộc lớp khối lượng khoảng 100 kg, nhỏ hơn rất nhiều so với các SAR platform truyền thống nặng hàng tấn.

Việc thu nhỏ quan trọng vì một constellation cần phóng nhiều satellite. Nếu mỗi chiếc đều là một spacecraft lớn, chi phí xây dựng và đưa cả mạng lưới lên quỹ đạo sẽ trở thành rào cản. QPS-SAR được thiết kế để có thể bay như dedicated payload trên Electron của Rocket Lab hoặc đi rideshare với các launcher lớn hơn.

Đến tháng 9/2026, iQPS cho biết đội hình của họ đã có hơn 10 vệ tinh đang hoạt động. QPS-SAR-13 được phóng vào đầu tháng 8, tiếp theo là QPS-SAR-18 trong cùng tháng. Công ty cũng đã ký thêm các hợp đồng phóng với Rocket Lab, Mitsubishi Heavy Industries cho H3 và MaiaSpace cho các mission bắt đầu từ 2029.

46 cm không có nghĩa vệ tinh chụp toàn bộ Trái Đất ở 46 cm

QPS-SAR có hai chế độ chính. Stripmap ưu tiên vùng phủ, với độ phân giải công bố khoảng 1,8 m. Spotlight giữ beam trên một vùng nhỏ lâu hơn khi satellite bay qua, đổi vùng phủ lấy chi tiết và có thể đạt dưới 50 cm.

Trong first light của SUSANOO-II, iQPS báo cáo độ phân giải azimuth khoảng 46 cm; ground-range resolution thay đổi từ khoảng 44 đến 59 cm tùy cảnh. Ảnh sân bay Nanki-Shirahama trong điều kiện mưa thậm chí cho thấy chữ “NANKI SHIRAHAMA” trên đường băng.

Nhưng con số 46 cm là độ phân giải của một scene Spotlight được task cụ thể. Nó không có nghĩa mỗi vệ tinh liên tục tạo một bản đồ toàn cầu 46 cm. High-resolution imaging dùng thời gian, năng lượng, storage và downlink capacity; mỗi satellite chỉ có thể quan sát một số mục tiêu trong mỗi quỹ đạo.

Đây là khác biệt quan trọng giữa revisit opportunity và “video trực tiếp từ không gian”. Khi iQPS nói khoảng 10 phút, họ đang nói tới khoảng thời gian trung bình mà constellation hoàn chỉnh có thể có cơ hội quan sát lại một khu vực mục tiêu, không phải mỗi điểm trên Trái Đất sẽ được chụp liên tục 24/7.

Muốn xuống 10 phút, bài toán nằm ở quỹ đạo chứ không chỉ số lượng satellite

Một vệ tinh ở low Earth orbit quay quanh Trái Đất nhanh, nhưng ground track của nó không đi qua cùng một điểm ở mỗi vòng. Revisit time phụ thuộc số vệ tinh, độ nghiêng quỹ đạo, độ cao, hướng nhìn radar, field of regard và cách các orbit plane được phân bố.

iQPS từng mô tả thiết kế 36 vệ tinh chia thành nhiều quỹ đạo để đạt mức trung bình khoảng 10 phút. Kế hoạch hiện tại đã được mở rộng linh hoạt hơn: công ty nói sẽ có 24 satellite vào tháng 5/2028 rồi tiếp tục bổ sung spacecraft đến năm 2030, với các inclined orbit đóng vai trò lớn hơn bên cạnh sun-synchronous orbit.

Inclined orbit đặc biệt hữu ích nếu phần lớn nhu cầu nằm ở các vĩ độ có nhiều dân cư và hoạt động kinh tế. Thay vì dành cùng lượng coverage cho toàn bộ hành tinh, orbital architecture có thể tăng tần suất bay qua những dải vĩ độ cần quan sát nhiều hơn.

Vì vậy, “10 phút” là mục tiêu cấp constellation, không phải thông số của một satellite đơn lẻ và cũng chưa phải khả năng mà mạng lưới hiện nay đã đạt ở mọi nơi. Việc biến mục tiêu đó thành dịch vụ ổn định còn phụ thuộc lịch tasking, năng lực xử lý, ground station và tốc độ đưa ảnh từ spacecraft tới người dùng.

Latency không kết thúc khi vệ tinh đã chụp xong

Một satellite có thể bay qua đúng lúc nhưng dữ liệu vẫn chưa hữu ích nếu phải chờ lâu để downlink, xử lý rồi phân phối. Với disaster response hoặc maritime monitoring, sự khác biệt giữa “ảnh được chụp” và “người ra quyết định nhận được ảnh” có thể quan trọng ngang revisit time.

Đó là lý do iQPS đang xây cả phần ground segment quanh constellation. Tháng 6/2026, công ty mở rộng hợp tác với KSAT, dùng mạng ground station tự động KSATlite để hỗ trợ đội vệ tinh ngày càng lớn. Trang công nghệ của iQPS cũng liệt kê một bộ xử lý ảnh trên quỹ đạo mang tên FLIP, với mục tiêu biến raw SAR data thành image sớm hơn và giảm lượng dữ liệu cần truyền xuống.

Ngày 17/9, iQPS còn ký hợp tác nhiều năm với e-GEOS, nhà cung cấp geospatial intelligence thuộc Telespazio và Italian Space Agency. Hai bên sẽ phân phối chéo dữ liệu QPS-SAR và COSMO-SkyMed, đồng thời kết hợp hai constellation để tăng acquisition frequency và continuity.

Điểm này cho thấy tương lai của Earth observation không nhất thiết là một công ty sở hữu đủ satellite để tự mình nhìn mọi nơi. Một phần năng lực có thể đến từ việc federate nhiều constellation có quỹ đạo và sensor khác nhau.

SAR nhìn xuyên mây nhưng không tạo ra “Google Maps thời gian thực”

Radar giải được một vấn đề lớn của optical imaging, nhưng đổi lại là những giới hạn khác. Ảnh SAR có speckle do giao thoa coherent của nhiều tín hiệu phản xạ. Vì radar nhìn nghiêng, núi và công trình cao còn có thể tạo foreshortening, layover và radar shadow. NASA lưu ý các hiệu ứng hình học này không thể loại bỏ hoàn toàn chỉ bằng xử lý hậu kỳ; đôi khi cần ảnh từ nhiều góc nhìn.

SAR cũng khó diễn giải bằng mắt hơn ảnh camera. Một vùng sáng không đơn giản có nghĩa “vật thể màu trắng”; nó có thể là bề mặt phản xạ radar mạnh hoặc một cấu trúc hình học tạo double bounce. Để biến dữ liệu thành thông tin như “có bao nhiêu tàu”, “nước lũ lan tới đâu” hay “công trình có thay đổi không”, người dùng thường cần processing pipeline và thuật toán chuyên biệt.

Cuối cùng là capacity. Một constellation với revisit nhanh vẫn phải chia thời gian chụp cho nhiều khách hàng. Nếu hàng trăm tổ chức cùng yêu cầu ảnh Spotlight của các địa điểm khác nhau trong cùng một khoảng thời gian, việc scheduler ưu tiên mục tiêu nào sẽ quyết định latency thực tế.

Từ ảnh vệ tinh sang một hạ tầng theo dõi thay đổi

Điểm đáng chú ý của QPS-SAR vì thế không chỉ nằm ở ảnh 46 cm. Khi số satellite tăng, sản phẩm có thể chuyển từ “một ảnh của một địa điểm” sang một chuỗi quan sát đủ dày để theo dõi thay đổi.

Với thiên tai, điều đó có thể là so sánh vùng ngập qua nhiều lần bay trong cùng một ngày. Với cảng biển, nó có thể là phát hiện tàu xuất hiện hoặc rời bến. Với hạ tầng và khai khoáng, giá trị nằm ở việc tích lũy lịch sử thay đổi thay vì một snapshot đẹp.

Nhưng mốc quyết định vẫn ở phía trước. iQPS hiện có hơn 10 satellite hoạt động, trong khi mục tiêu dịch vụ gần thời gian thực đòi hỏi ít nhất hàng chục spacecraft cùng ground segment đủ lớn. Công ty phải tiếp tục phóng, duy trì orbit, xử lý failure, mở rộng ground station và chứng minh rằng average 10-minute revisit trên giấy có thể trở thành latency hữu ích cho khách hàng thật.

Nếu họ làm được, thay đổi sẽ không phải là vệ tinh cuối cùng đã có thể “nhìn xuyên mây” — SAR đã làm điều đó từ lâu. Điều mới là đưa khả năng radar độ phân giải cao từ một số ít spacecraft đắt tiền sang một mạng lưới đủ dày để người dùng có thể yêu cầu một nơi trên Trái Đất và nhận một lần quan sát mới trong khoảng thời gian gần với nhịp vận hành của thế giới bên dưới.