Internet vệ tinh vẫn dựa vào radio ở nhiều chặng: Astrogate muốn biến laser thành “cáp quang giữa các vệ tinh”

Một hệ thống internet vệ tinh không chỉ có một đường truyền. Thiết bị dưới mặt đất thường nói chuyện với vệ tinh bằng sóng radio; vệ tinh lại phải chuyển dữ liệu tới gateway hoặc sang một vệ tinh khác trước khi gói tin đi tiếp trên Internet. Khi số vệ tinh và lượng dữ liệu tăng lên, chính những đường truyền giữa các node trên quỹ đạo trở thành một nút thắt.

Astrogate Labs, startup deep-tech có trụ sở tại Bengaluru, đang đặt cược rằng một phần của nút thắt đó nên được xử lý bằng laser. Tại Bengaluru Space Expo 2026, công ty công bố đang phát triển terminal Optical Inter-Satellite Link (OISL) do họ tự thiết kế, với mục tiêu đạt trạng thái sẵn sàng bay vào năm 2027.

Cách ví dễ hiểu nhất là “cáp quang giữa các vệ tinh”, nhưng không có sợi cáp nào thực sự nối chúng lại. Đây là free-space optical communication: dữ liệu được mã hóa lên chùm laser và truyền qua khoảng không giữa hai spacecraft. Điểm khác với fiber dưới biển hay trong data center là ánh sáng không chạy trong lõi thủy tinh; nó phải được bắn chính xác từ một terminal đang bay với tốc độ quỹ đạo tới một terminal khác cũng đang chuyển động.

Laser không thay toàn bộ radio của Internet vệ tinh

Tiêu đề “thay radio bằng laser” rất dễ tạo cảm giác rằng các constellation tương lai sẽ bỏ RF hoàn toàn. Thực tế phức tạp hơn. Với những mạng broadband như Starlink, kết nối từ terminal người dùng lên vệ tinh vẫn là radio, và nhiều đường backhaul xuống gateway cũng sử dụng RF. Laser phù hợp đặc biệt cho satellite-to-satellite, nơi hai spacecraft có line-of-sight và không phải xuyên qua tầng mây.

Điều đó cho phép dữ liệu đi qua nhiều vệ tinh trước khi được đưa xuống mặt đất. Một tàu, máy bay hoặc trạm ở vùng không gần gateway có thể gửi dữ liệu lên một vệ tinh, rồi gói tin được chuyển qua mesh quỹ đạo cho tới khi gặp node có đường xuống phù hợp. Về kiến trúc mạng, OISL biến từng satellite từ một relay phụ thuộc chặt vào ground station thành một router có thể chuyển tiếp dữ liệu sang hàng xóm trên quỹ đạo.

Astrogate cũng không phải công ty đầu tiên chứng minh ý tưởng này. SpaceX đã đưa laser inter-satellite link vào vận hành ở quy mô lớn: báo cáo tiến độ Starlink 2024 cho biết mạng của hãng có hơn 13.000 laser link hai chiều, với mỗi laser trên các thế hệ vệ tinh được mô tả hoạt động ở tốc độ tới 200 Gbps. Vì vậy, câu chuyện của Astrogate không nằm ở việc phát minh ra OISL, mà ở nỗ lực xây dựng một terminal quang học riêng cho các constellation và khách hàng khác.

Tại sao laser hấp dẫn khi radio vẫn hoạt động tốt?

RF có một ưu điểm lớn: công nghệ trưởng thành, vùng phủ chùm rộng hơn và yêu cầu pointing ít khắt khe hơn. Nhưng phổ tần là tài nguyên có giới hạn, chịu quản lý và có thể trở nên chật chội khi số lượng satellite tăng. Một antenna radio cũng thường phát năng lượng vào góc rộng hơn nhiều so với laser.

Laser đi theo hướng ngược lại. Chùm sáng rất hẹp nên có thể tập trung năng lượng vào một receiver nhỏ ở xa, đồng thời sử dụng băng thông quang học lớn hơn. Tính định hướng cao cũng khiến việc thu trộm hoặc gây nhiễu từ bên ngoài khó hơn so với một tín hiệu phát rộng — dù không có nghĩa optical link tự động trở thành một kênh “không thể nghe lén”.

Đổi lại, hệ thống phải biết chính xác nó đang ngắm vào đâu. Hai vệ tinh LEO có thể thay đổi vị trí tương đối rất nhanh; một sai số góc nhỏ ở terminal có thể khiến chùm laser trượt khỏi receiver hàng trăm hoặc hàng nghìn mét ở đầu kia. Vì thế, phần khó của một terminal OISL không chỉ là diode laser hay tốc độ modem.

Phần khó là tìm nhau và giữ chùm sáng không bị trượt

Astrogate cho biết các khối kỹ thuật cốt lõi của hệ OISL gồm Pointing, Acquisition and Tracking (PAT), optical modem, gimbal theo dõi thô có ổn định và phần tích hợp hệ thống. PAT thực hiện ba nhiệm vụ nối tiếp: xoay terminal về vùng mà vệ tinh đối tác được dự đoán sẽ xuất hiện, phát hiện tín hiệu của nhau, sau đó giữ beam khóa lên mục tiêu trong suốt phiên truyền.

Có thể hình dung nó giống việc hai người đứng cách nhau hàng kilomet, mỗi người cầm một ống laser cực hẹp và đều đang di chuyển nhanh. Chỉ “biết vị trí GPS” của đối phương là chưa đủ. Hệ thống còn phải bù sai số attitude của spacecraft, rung động cơ học, độ trễ điều khiển và chuyển động tương đối liên tục.

Đây cũng là lý do Astrogate bắt đầu từ space-to-ground trước khi tiến lên satellite-to-satellite. Công ty nói các khối PAT, modem và gimbal dùng cho OISL được kế thừa từ terminal laser xuống mặt đất mà họ đã phát triển. Theo thông báo của Astrogate, các terminal space-to-ground đã đạt TRL 8, được qualification cho chuyến bay, và một hệ thống đã được cung cấp cho ISRO.

Công ty cũng cho biết đã hoàn tất thử nghiệm cross-compatibility với trạm quang học di động TeraNet của University of Western Australia. Những kết quả này cho thấy một phần đáng kể của stack quang học và điều khiển đã đi qua giai đoạn bench-top research. Nhưng cần tách rõ: TRL 8 hiện được Astrogate công bố cho terminal space-to-ground, không phải cho OISL mới.

Con số 10 Gbps đang nói về một sản phẩm khác

Cùng tại Bengaluru Space Expo, Astrogate trình diễn AstroLink Micro, terminal laser space-to-ground có giao diện dữ liệu 10 Gigabit Ethernet. Thông số công khai trên satsearch cho biết thiết bị dùng laser 1550 nm, khối lượng tối đa khoảng 5 kg, công suất trung bình 45 W khi downlink và hỗ trợ slant range tới 1.000 km.

Nhưng 10 Gbps không nên được gắn trực tiếp vào OISL mà Astrogate vừa công bố. Thông báo của công ty nói AstroLink Micro là terminal space-to-ground 10 Gbps, trong khi terminal inter-satellite vẫn đang được phát triển hướng tới flight readiness năm 2027. Astrogate chưa công bố trong thông tin hiện có một data rate vận hành cuối cùng cho OISL mới.

Sự phân biệt này quan trọng vì satellite-to-ground và satellite-to-satellite gặp những bài toán khác nhau. Link xuống mặt đất phải xuyên khí quyển, nơi mây, hơi nước và turbulence có thể làm suy giảm hoặc chặn hoàn toàn optical beam. OISL tránh được thời tiết, nhưng lại phải duy trì khóa quang giữa hai spacecraft chuyển động và thay đổi topology liên tục.

“Cáp quang trên quỹ đạo” chỉ hữu ích khi nó trở thành một mạng

Một cặp vệ tinh nói chuyện với nhau bằng laser chưa tạo nên một Internet trong không gian. Giá trị chỉ xuất hiện khi nhiều node có thể tự thiết lập link, biết đường nào đang khả dụng và định tuyến dữ liệu qua constellation mà không khiến ứng dụng phía trên phải quan tâm tới việc một satellite vừa đi khỏi tầm nhìn.

Đó là lý do Astrogate nhắm OISL tới ba nhóm ứng dụng: satellite backhaul, constellation quốc phòng có chủ quyền và orbital compute. Cả ba đều có chung một nhu cầu: dữ liệu được tạo ra trên quỹ đạo không nhất thiết phải đi xuống ground station gần nhất trước khi được xử lý hoặc chuyển tiếp.

Với Earth observation, một satellite có thể chuyển ảnh sang node khác có đường xuống tốt hơn. Với hệ thống cảnh báo quốc phòng, dữ liệu cảm biến có thể được relay trực tiếp qua constellation để giảm phụ thuộc vào footprint của một ground station đơn lẻ. Còn với ý tưởng data center hoặc xử lý AI trên quỹ đạo, optical mesh có thể trở thành backplane nối các cụm compute vật lý nằm trên nhiều spacecraft.

2027 mới là bài kiểm tra quan trọng

Astrogate đã đi xa hơn một startup chỉ có bản vẽ: công ty có terminal space-to-ground, đã công bố qualification ở mức TRL 8 và đang làm việc với ISRO cùng các đối tác ground segment. Tuy vậy, OISL vẫn là chương tiếp theo, chưa phải công nghệ đã được chứng minh trên quỹ đạo của Astrogate.

Mục tiêu flight readiness năm 2027 vì thế mới là mốc cần theo dõi. Khi đó, những câu hỏi quan trọng sẽ không chỉ là “laser có truyền được dữ liệu hay không” — điều ngành đã chứng minh từ lâu — mà là terminal của Astrogate bắt link nhanh đến đâu, giữ lock ổn định thế nào, throughput thực tế là bao nhiêu, SWaP có phù hợp với small satellite hay không, và hệ thống có tương thích với terminal của nhà cung cấp khác tới mức nào.

Nếu những câu hỏi đó có câu trả lời tốt, laser sẽ không loại radio khỏi mạng vệ tinh. Nó sẽ đảm nhiệm phần giống backbone hơn: những đường truyền dung lượng cao nối các node trên quỹ đạo, trong khi RF tiếp tục làm công việc đưa kết nối tới người dùng và nhiều gateway dưới mặt đất. “Cáp quang giữa các vệ tinh” vì thế là một phép so sánh hữu ích — miễn là nhớ rằng phần khó nhất không nằm ở ánh sáng, mà ở việc khiến hàng loạt spacecraft đang lao quanh Trái Đất giữ được một mạng quang học ổn định.

Nguồn: Astrogate Labs / PR Newswire, 8/9/2026; Astrogate Labs; Starlink Progress Report 2024; satsearch — AstroLink Micro.