Vệ tinh biết “hít thở”: Startup châu Âu muốn dùng chính khí quyển làm nhiên liệu

Ở độ cao khoảng 200 km, không gian chưa thực sự “trống rỗng”. Vẫn còn đủ phân tử khí của tầng khí quyển trên cao để tạo lực cản lên một vệ tinh đang bay với tốc độ quỹ đạo. Chính lực cản này khiến việc duy trì vệ tinh lâu dài ở quỹ đạo rất thấp trở thành một bài toán khó: càng bay gần Trái Đất, vệ tinh càng nhanh mất độ cao nếu không liên tục tạo lực đẩy bù lại.

Một startup Tây Ban Nha có tên Kreios Space muốn biến chính thứ đang kéo vệ tinh xuống thành nguồn vật chất giúp nó tiếp tục bay. Công nghệ của công ty, gọi là Air-Breathing Electric Propulsion (ABEP), thu gom những hạt khí hiếm còn tồn tại quanh vệ tinh, ion hóa chúng thành plasma rồi gia tốc chúng ra phía sau để tạo lực đẩy.

Nói một cách hình tượng, vệ tinh có thể “hít” khí quyển khi lao quanh Trái Đất và “thở” plasma ra phía sau.

Ngày 4/8/2026, Kreios Space thông báo đã chọn Kongsberg NanoAvionics làm đối tác cho chuyến bay thử nghiệm trên quỹ đạo. Một microsatellite dựa trên nền tảng MP42, có khối lượng khoảng 200 kg trong cấu hình cuối cùng, sẽ mang động cơ ABEP để kiểm tra liệu hệ thống có thực sự tạo đủ lực đẩy và hoạt động ổn định trong môi trường Very Low Earth Orbit – VLEO hay không.

Nếu thành công, công nghệ có thể giúp vệ tinh ở rất gần Trái Đất trong nhiều năm mà không phải mang theo một bể chất đẩy lớn. Điều đó có thể mở ra một lớp vệ tinh mới cho quan sát Trái Đất, viễn thông và các nhiệm vụ cần độ trễ thấp.

Tuy nhiên, cụm từ “dùng khí quyển làm nhiên liệu” cần được hiểu chính xác. Những phân tử khí được thu vào thực chất đóng vai trò chất đẩy, chứ không phải nguồn năng lượng. Điện – dự kiến chủ yếu đến từ pin mặt trời – mới là thứ cung cấp năng lượng để tạo và gia tốc plasma.

Vì sao vệ tinh càng bay thấp càng khó sống lâu?

Phần lớn vệ tinh quỹ đạo thấp hoạt động ở độ cao vài trăm kilomet trở lên. Ở đó, mật độ khí quyển đã rất nhỏ, nhưng không bằng không. Các phân tử khí va vào vệ tinh và tạo ra lực cản khí động học.

Khi hạ xuống khu vực khoảng 150–400 km thường được gọi là Very Low Earth Orbit, hay quỹ đạo Trái Đất rất thấp, lực cản tăng nhanh. Một vệ tinh không được đẩy bù sẽ mất năng lượng quỹ đạo, hạ thấp dần và cuối cùng tái nhập khí quyển.

Điều này tạo ra một nghịch lý. Bay thấp mang lại nhiều lợi ích, nhưng chính môi trường thấp lại làm nhiệm vụ khó kéo dài.

Với quan sát Trái Đất, vệ tinh càng gần bề mặt thì cùng một kính thiên văn có thể thu được chi tiết nhỏ hơn. Hoặc ngược lại, kỹ sư có thể dùng một kính quang học nhỏ hơn để đạt độ phân giải tương đương vệ tinh ở quỹ đạo cao hơn.

Với viễn thông, khoảng cách ngắn hơn giúp cải thiện link budget và giảm suy hao không gian tự do. Điều này có thể hỗ trợ các thiết bị đầu cuối nhỏ hơn hoặc tăng tốc độ dữ liệu trong một số cấu hình.

Nhưng để tận dụng những lợi ích đó, vệ tinh phải liên tục chống lại lực cản khí quyển.

Cách truyền thống: mang xenon hoặc chất đẩy từ Trái Đất

Ý tưởng bay rất thấp không phải mới. ESA từng vận hành vệ tinh đo trường hấp dẫn GOCE ở khoảng 255 km và sau đó hạ thấp hơn nữa. Vì lực cản đáng kể, GOCE sử dụng động cơ ion để tạo lực đẩy rất nhỏ nhưng gần như liên tục nhằm bù lại tác động của khí quyển.

Nhật Bản cũng đã thử nghiệm SLATS/Tsubame, vệ tinh lập kỷ lục hoạt động ở độ cao 167,4 km. Ở những độ cao thấp nhất, nó cần cả động cơ ion lẫn hệ thống thruster điều khiển phản lực để chống lực cản rất mạnh.

Cả hai nhiệm vụ đều chứng minh rằng vệ tinh có thể hoạt động ở VLEO. Nhưng chúng cũng cho thấy giới hạn cơ bản của cách tiếp cận truyền thống: chất đẩy phải được mang lên từ mặt đất.

Động cơ điện sử dụng xenon hoặc krypton hiệu quả hơn nhiều so với rocket hóa học về lượng chất đẩy cần thiết. Dù vậy, bình chứa vẫn hữu hạn. Nếu vệ tinh phải tạo lực đẩy gần như liên tục trong nhiều năm, lượng chất đẩy cuối cùng sẽ trở thành một yếu tố giới hạn tuổi thọ.

ABEP cố gắng loại bỏ chính giới hạn này.

Động cơ “hít thở” hoạt động như thế nào?

Một hệ Air-Breathing Electric Propulsion có thể được chia thành ba khâu chính.

1. Thu khí: một cửa hút ở phía trước vệ tinh thu gom các phân tử khí mà spacecraft gặp khi lao qua tầng khí quyển cực loãng.
2. Tạo plasma: khí được dẫn vào buồng động cơ và nhận năng lượng điện để bị kích thích hoặc ion hóa.
3. Gia tốc và phóng ra: plasma được gia tốc về phía sau, tạo phản lực đẩy vệ tinh về phía trước.

Nguyên lý cơ bản vẫn tuân theo định luật bảo toàn động lượng giống mọi động cơ rocket. Điểm khác là rocket truyền thống mang cả chất đẩy theo mình, còn ABEP cố lấy chất đẩy từ môi trường xung quanh.

Kreios Space sử dụng một biến thể dựa trên Helicon Plasma Thruster. Theo tài liệu của công ty và hồ sơ gửi ESA, khí quyển được thu bởi một intake chuyên dụng, sau đó đi vào động cơ plasma helicon để tạo lực đẩy liên tục.

Do đó, vệ tinh không “đốt không khí” như động cơ phản lực máy bay. Ở độ cao 200 km, không có mật độ oxy đủ lớn cho một động cơ phản lực thông thường, và quá trình cũng không dựa trên phản ứng cháy.

Khí quyển là chất đẩy, không phải nguồn năng lượng

Đây là khác biệt quan trọng nhất khi nói về một vệ tinh “dùng không khí làm nhiên liệu”.

Trong động cơ phản lực trên máy bay, nhiên liệu hóa học cung cấp phần lớn năng lượng. Không khí mang oxy cần cho phản ứng cháy và cung cấp khối lượng dòng khí.

Trong ABEP, các phân tử khí quyển chủ yếu cung cấp reaction mass – khối lượng được gia tốc và phóng ra phía sau. Năng lượng cần để ion hóa và gia tốc chúng đến từ hệ thống điện của vệ tinh.

Kreios mô tả nền tảng của mình hoạt động bằng “air and solar power”: không khí cung cấp chất đẩy, còn pin mặt trời cung cấp điện.

Vì vậy, một cách diễn đạt chính xác hơn về kỹ thuật là: vệ tinh dùng khí quyển làm chất đẩy và ánh sáng Mặt Trời làm nguồn năng lượng.

Tại sao không khí ở 200 km vẫn đủ để tạo lực đẩy?

Ở độ cao này, mật độ khí thấp hơn rất nhiều so với mặt đất. Nếu một người có thể đứng ở đó, họ sẽ không thể hít thở theo bất kỳ nghĩa sinh học nào.

Nhưng vệ tinh di chuyển với tốc độ khoảng vài kilomet mỗi giây. Ở vận tốc quỹ đạo, ngay cả môi trường khí cực loãng cũng tạo ra một dòng hạt liên tục đập vào phần trước của spacecraft.

ABEP khai thác chính dòng hạt đó.

Cửa hút phải được thiết kế để càng nhiều phân tử đi vào càng tốt, đồng thời hạn chế việc chúng bật ngược trở ra. Các hạt sau đó cần được dẫn tới vùng plasma với lưu lượng đủ để động cơ tạo lực đẩy.

Đây cũng là một trong những thách thức lớn nhất của công nghệ: nếu intake thu được quá ít vật chất, động cơ không thể tạo đủ phản lực để bù lực cản mà chính vệ tinh đang chịu.

Một nghịch lý thú vị: khí quyển vừa là kẻ thù vừa là nguồn chất đẩy

ABEP hoạt động dựa trên một vòng cân bằng.

Khí quyển tạo lực cản kéo vệ tinh chậm lại. Cũng chính khí quyển cung cấp các phân tử mà động cơ thu vào và đẩy ngược ra để tạo lực tiến.

Do đó, hệ thống chỉ khả thi nếu tổng lực đẩy tạo được lớn hơn hoặc ít nhất bằng lực cản trong chế độ hoạt động mục tiêu.

Điều này phụ thuộc vào hàng loạt biến số: diện tích mặt trước của vệ tinh, hình dạng khí động học, mật độ khí quyển, hiệu suất intake, tỷ lệ ion hóa, vận tốc plasma đầu ra và công suất điện khả dụng.

Đó là lý do Kreios không chỉ phát triển một động cơ. Công ty còn thiết kế cả nền tảng satellite có hình dạng streamlined, vật liệu và cấu trúc tối ưu cho môi trường khoảng 200 km.

VLEO buộc vệ tinh phải có “khí động học”

Ở nhiều quỹ đạo cao hơn, khí động học gần như không phải ưu tiên thiết kế. Một vệ tinh có thể có anten, pin mặt trời hoặc cấu trúc nhô ra mà không chịu lực cản lớn như máy bay.

Ở VLEO, điều đó thay đổi.

Vệ tinh bay xuyên qua một lượng khí đủ lớn để hình dạng của nó tác động trực tiếp tới lượng lực cản. Diện tích mặt trước lớn hơn đồng nghĩa nhiều va chạm hạt hơn và cần nhiều lực đẩy hơn để giữ quỹ đạo.

Vì vậy, các spacecraft VLEO có xu hướng cần thân dài, diện tích frontal nhỏ và các bề mặt được tối ưu theo tương tác khí hiếm.

GOCE là một ví dụ lịch sử nổi bật: vệ tinh có hình dạng dài, thanh thoát và các tấm pin được bố trí trên thân thay vì dùng hai “cánh” lớn truyền thống.

Kreios cũng nói nền tảng của mình được thiết kế riêng cho điều kiện khoảng 200 km thay vì chỉ gắn một động cơ mới lên một satellite tiêu chuẩn.

Kreios chuẩn bị thử nghiệm ABEP trên quỹ đạo

Ngày 4/8/2026, Kreios Space và Kongsberg NanoAvionics công bố hợp tác cho chuyến bay thử đầu tiên.

NanoAvionics sẽ tùy chỉnh nền tảng MP42 cho nhiệm vụ. Trong cấu hình cuối, vệ tinh dự kiến có khối lượng khoảng 200 kg, bao gồm một tải trọng quang học chưa được công bố chi tiết.

Mục tiêu nhiệm vụ là kiểm chứng động cơ ABEP trong VLEO, đo môi trường khí quyển và chụp ảnh Trái Đất ở dải khả kiến cùng cận hồng ngoại – VNIR – với độ phân giải dưới mét.

Theo lộ trình hiện được Kreios công bố trên website, vệ tinh Kreios-1 được nhắm tới năm 2027. Đây là mốc kế hoạch của công ty chứ chưa phải lịch phóng cuối cùng được bảo đảm.

Nếu chuyến bay diễn ra như dự kiến, nó sẽ là phép thử quan trọng nhất của công nghệ: chuyển từ buồng chân không trên mặt đất sang một môi trường mà mật độ, thành phần khí và lực cản thay đổi liên tục theo quỹ đạo, hoạt động Mặt Trời và thời gian.

ABEP không phải ý tưởng hoàn toàn mới

Kreios không phải nhóm đầu tiên nghĩ tới việc dùng khí quyển làm chất đẩy.

ESA đã nghiên cứu atmosphere-breathing electric propulsion từ nhiều năm trước. Năm 2018, một nhóm do ESA dẫn dắt thông báo đã kích hoạt thành công một động cơ điện trong phòng thử nghiệm bằng hỗn hợp khí mô phỏng các phân tử có thể gặp ở tầng khí quyển trên cao.

Thử nghiệm đó là bằng chứng quan trọng rằng một electric thruster không nhất thiết phải chạy bằng xenon mang theo. Nó có thể sử dụng nitrogen và oxygen thu từ môi trường nếu intake và plasma system được thiết kế phù hợp.

Các dự án châu Âu như DISCOVERER sau đó tiếp tục phát triển intake và thruster không điện cực dành cho ABEP.

Điều Kreios đang cố thực hiện là bước mà lĩnh vực này vẫn còn thiếu: chứng minh một hệ ABEP hoàn chỉnh trên quỹ đạo thực.

Helicon plasma thruster có lợi thế gì?

Môi trường VLEO không thân thiện với phần cứng.

Một thành phần đặc biệt đáng ngại là atomic oxygen – oxy nguyên tử có tính phản ứng cao. Nó có thể ăn mòn polymer, coating và nhiều vật liệu trong thời gian dài.

Nếu động cơ sử dụng điện cực hoặc bộ phận tiếp xúc trực tiếp với plasma giàu oxygen, hiện tượng xói mòn có thể trở thành giới hạn tuổi thọ.

Helicon plasma thruster hấp dẫn một phần vì plasma có thể được tạo bằng trường điện từ ở tần số vô tuyến, giảm nhu cầu đặt điện cực trực tiếp trong vùng plasma nóng và phản ứng mạnh.

Thiết kế không điện cực không tự động giải quyết mọi vấn đề tuổi thọ, nhưng nó có thể giảm một số cơ chế erosion mà các thruster truyền thống gặp khi chuyển từ xenon trơ sang nitrogen và oxygen của khí quyển.

Thách thức số một: thu đủ hạt khí

Cửa hút của ABEP không giống một ống hút khí trên máy bay.

Ở VLEO, khí ở chế độ rarefied flow: các phân tử cách nhau xa và va chạm với bề mặt spacecraft theo cách khác hẳn khí động học liên tục ở gần mặt đất.

Điều đó khiến các quy tắc quen thuộc về nén khí hoặc ống dẫn trở nên kém hữu ích. Intake phải dựa nhiều vào tương tác phân tử–bề mặt để dẫn hạt về phía thruster.

Các nghiên cứu trong chương trình DISCOVERER từng mô phỏng các intake có hiệu suất thu gom lên tới khoảng 94% trong những điều kiện thiết kế nhất định. Nhưng hiệu suất thực trên quỹ đạo còn phụ thuộc vật liệu bề mặt, góc bay, mật độ khí và chất lượng attitude control.

Kreios dự kiến dùng chính dữ liệu từ chuyến bay thử để đo hiệu quả intake trong môi trường thật – một thông số mà thử nghiệm mặt đất khó tái tạo hoàn hảo.

Thách thức số hai: mật độ khí quyển không ổn định

Khí quyển ở 200 km không có mật độ cố định.

Nó giãn nở và co lại theo hoạt động Mặt Trời, thời gian trong ngày, vĩ độ và điều kiện space weather. Khi Mặt Trời hoạt động mạnh, tầng khí quyển trên có thể nóng và mở rộng, khiến mật độ tại cùng một độ cao tăng lên đáng kể.

Điều này có hai tác động ngược nhau.

Nhiều khí hơn nghĩa intake thu được nhiều chất đẩy hơn. Nhưng đồng thời, lực cản lên toàn bộ satellite cũng tăng.

Hệ ABEP vì vậy phải phản ứng với một môi trường luôn thay đổi. Bộ điều khiển cần theo dõi quỹ đạo và điều chỉnh mức thrust đủ nhanh để tránh việc vệ tinh mất độ cao ngoài kế hoạch.

Thách thức số ba: cần rất nhiều điện cho một lực đẩy nhỏ

Electric propulsion rất hiệu quả về chất đẩy nhưng không miễn phí về năng lượng.

Ion hoặc plasma có thể được phóng ra với vận tốc rất cao, nhưng việc tạo plasma và gia tốc hạt cần điện. Satellite phải mang pin mặt trời đủ lớn để vừa cung cấp năng lượng cho payload, máy tính, liên lạc và thermal control, vừa chạy thruster trong phần lớn thời gian.

Ở VLEO, tăng diện tích pin mặt trời lại có thể làm tăng lực cản nếu thiết kế không khéo.

Đây là một bài toán tối ưu toàn hệ thống: thêm nhiều solar cell cho nhiều power hơn, nhưng hình dạng của chúng phải không khiến drag tăng nhanh hơn khả năng thrust cải thiện.

Tại sao bay thấp có thể cho ảnh sắc nét hơn?

Một trong những lý do mạnh nhất để khai thác VLEO là quan sát Trái Đất.

Độ phân giải mặt đất của hệ quang học phụ thuộc nhiều yếu tố, nhưng khoảng cách tới mục tiêu là một trong những biến số cơ bản. Nếu cùng một camera được đưa từ 600 km xuống 200 km, một pixel góc tương đương sẽ bao phủ diện tích mặt đất nhỏ hơn đáng kể.

Kreios quảng bá khả năng đạt hình ảnh sắc nét hơn tới khoảng ba lần so với nền tảng ở quỹ đạo cao hơn trong các cấu hình so sánh của công ty.

Con số này không phải quy luật cố định cho mọi vệ tinh. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc đường kính kính quang học, kích thước pixel, nhiễu khí quyển, chuyển động spacecraft và thuật toán xử lý ảnh.

Dù vậy, lợi thế hình học của việc đặt camera gần mục tiêu hơn là có thật. Đó là lý do cả GOCE, SLATS và nhiều ý tưởng VLEO khác đều quan tâm tới các phép đo yêu cầu độ phân giải cao.

Viễn thông cũng có thể hưởng lợi từ khoảng cách ngắn hơn

Satellite càng gần người dùng, suy hao truyền sóng do khoảng cách nhìn chung càng nhỏ.

Điều đó có thể cho phép một vệ tinh đạt cùng tốc độ dữ liệu với anten nhỏ hơn, giảm công suất phát hoặc tăng link margin. VLEO cũng có thể giảm một phần độ trễ truyền dẫn so với các quỹ đạo cao hơn.

Kreios đặt direct-to-device broadband – kết nối trực tiếp với thiết bị người dùng – trong nhóm ứng dụng dài hạn của nền tảng.

Tuy nhiên, viễn thông VLEO cũng có một bất lợi: vùng phủ mặt đất của mỗi vệ tinh nhỏ hơn và vệ tinh di chuyển qua bầu trời nhanh hơn. Muốn tạo dịch vụ liên tục có thể cần nhiều spacecraft hơn hoặc mạng lưới được thiết kế rất cẩn thận.

Do đó, “gần hơn” không tự động đồng nghĩa “rẻ hơn” cho mọi kiến trúc mạng.

VLEO có thể giúp giảm rác vũ trụ, nhưng không phải hoàn toàn không có rủi ro

Một lợi thế khác thường được nhắc tới là orbital sustainability.

Ở quỹ đạo rất thấp, nếu propulsion ngừng hoạt động, lực cản khí quyển sẽ kéo satellite xuống tương đối nhanh. Điều này giúp giảm nguy cơ một spacecraft hết nhiệm vụ tồn tại hàng chục hoặc hàng trăm năm như ở những quỹ đạo cao hơn.

Kreios quảng bá VLEO như một vùng có khả năng natural disposal: vệ tinh cuối đời tái nhập khí quyển mà không cần dành lượng lớn chất đẩy cho deorbit.

Nhưng “debris-free” không nên hiểu tuyệt đối. Trong thời gian hoạt động, vệ tinh vẫn là một vật thể quỹ đạo và vẫn có thể va chạm với spacecraft hoặc debris khác. Nếu VLEO trở nên đông đúc, quản lý giao thông không gian vẫn cần thiết.

Ưu điểm nằm ở việc các vật thể mất kiểm soát ở độ cao thấp có thời gian tồn tại ngắn hơn, không phải việc rủi ro va chạm biến mất.

Kreios đã huy động 8 triệu euro để đưa công nghệ lên quỹ đạo

Kreios Space được thành lập năm 2021 tại Tây Ban Nha. Tháng 9/2025, công ty công bố vòng Seed trị giá 8 triệu euro do NATO Innovation Fund và JOIN Capital dẫn dắt, cùng một số nhà đầu tư khác.

NATO Innovation Fund cho biết khoản vốn sẽ hỗ trợ hai vệ tinh thử nghiệm đầu tiên, trong đó có chuyến bay chứng minh ABEP trên quỹ đạo.

Sự quan tâm không chỉ đến từ thị trường thương mại. VLEO có giá trị chiến lược đối với quan sát Trái Đất, giám sát hạ tầng, thông tin liên lạc và các nhiệm vụ quốc phòng – những lĩnh vực nơi độ phân giải, độ trễ và khả năng triển khai nhanh có giá trị lớn.

Điều này cũng giải thích vì sao ABEP đang được theo đuổi đồng thời bởi startup, cơ quan vũ trụ và các chương trình nghiên cứu ở nhiều quốc gia.

“Bay nhiều năm mà không mang nhiên liệu” vẫn chưa được chứng minh trên quỹ đạo

Đây là điểm cần giữ rõ khi đánh giá công nghệ.

Kreios cho biết nền tảng dài hạn của mình hướng tới tuổi thọ nhiều năm và không cần bình chất đẩy truyền thống. Nhưng cho tới tháng 8/2026, công nghệ ABEP của công ty chưa có flight heritage trên quỹ đạo.

Chuyến bay Kreios-1 chính là để trả lời những câu hỏi còn mở.

Hệ intake có thu đủ khí không? Thruster có giữ plasma ổn định khi thành phần khí thay đổi không? Atomic oxygen gây xói mòn tới mức nào? Hệ thống có tạo đủ thrust để bù drag ở altitude mục tiêu không? Power budget có đủ trong eclipse và các chế độ vận hành khác nhau không?

Chỉ dữ liệu bay thực mới cho thấy một hệ ABEP tích hợp có thể duy trì cân bằng này lâu dài hay không.

Nếu động cơ ngừng chạy, VLEO không cho nhiều thời gian sửa lỗi

Một vệ tinh ở quỹ đạo cao có thể sống qua nhiều sự cố propulsion mà chưa lập tức mất quỹ đạo. Ở VLEO, biên an toàn nhỏ hơn.

Khí quyển liên tục lấy năng lượng khỏi spacecraft. Nếu thruster ngừng hoạt động quá lâu, satellite bắt đầu hạ độ cao. Càng xuống thấp, mật độ khí càng tăng, drag càng mạnh và quá trình suy giảm quỹ đạo có thể tăng tốc.

Điều đó khiến độ tin cậy của động cơ, hệ điện và attitude control đặc biệt quan trọng.

Một hệ ABEP thương mại không chỉ cần hoạt động hiệu quả; nó còn phải có fault management đủ tốt để phục hồi nhanh sau sự cố.

Không có bình chất đẩy không có nghĩa vệ tinh nhẹ đi hoàn toàn

Loại bỏ xenon tank là một lợi thế, nhưng ABEP cũng cần phần cứng riêng.

Satellite phải có intake, plasma thruster, RF electronics hoặc power processing, thermal management và có thể cần solar array lớn hơn. Một số khối lượng tiết kiệm từ bình chất đẩy sẽ được đổi thành khối lượng của hệ thống thu và xử lý khí.

Lợi ích lớn nhất có thể không nằm ở việc giảm vài kilogram lúc phóng, mà ở việc tuổi thọ không còn bị ràng buộc trực tiếp bởi lượng propellant dự trữ.

Nếu hệ thống đủ bền, thời gian hoạt động sẽ bị giới hạn bởi linh kiện, degradation vật liệu, pin, payload hoặc economics của nhiệm vụ thay vì bể xenon cạn.

Không gian rất thấp có thể trở thành một “lớp quỹ đạo” mới

Trong nhiều năm, vùng dưới khoảng 300 km chủ yếu được xem là nơi vệ tinh đi qua trên đường tái nhập hoặc được sử dụng cho những nhiệm vụ đặc biệt.

ABEP muốn biến nó thành một vùng hoạt động dài hạn.

Nếu làm được, kiến trúc satellite có thể thay đổi theo hướng rất khác các constellation LEO hiện nay. Thay vì cố bay cao để giảm drag, spacecraft có thể chấp nhận môi trường khí động học mạnh hơn đổi lại payload nhỏ hơn hoặc performance cao hơn.

VLEO cũng có thể tạo ra một thị trường cho vật liệu chống atomic oxygen, surface coating mới, intake phân tử, thruster plasma và platform có hình dáng khí động học – những thành phần trước đây ít quan trọng hơn ở quỹ đạo cao.

Một động cơ không cần mang chất đẩy còn có thể dùng ở hành tinh khác?

Về nguyên lý, atmosphere-breathing propulsion không chỉ áp dụng quanh Trái Đất.

Bất kỳ thiên thể nào có một lớp khí quyển đủ để thu vật chất đều có thể trở thành ứng viên nghiên cứu. Các tài liệu ABEP đã xem xét khả năng dùng những hệ tương tự cho quỹ đạo rất thấp quanh sao Hỏa.

Trong trường hợp đó, thành phần khí quyển khác hoàn toàn Trái Đất, nên thruster, intake và vật liệu phải được thiết kế lại. Nhưng triết lý vẫn giống nhau: thay vì mang toàn bộ chất đẩy từ lúc phóng, spacecraft khai thác vật chất ngay tại nơi nó hoạt động.

Đây là một phiên bản của khái niệm in-situ resource utilization, chỉ khác là “tài nguyên” không nằm trên bề mặt hành tinh mà trôi ngay trên đường bay của vệ tinh.

Vì sao chuyến bay thử năm 2027 đáng theo dõi?

ABEP đã tồn tại nhiều năm trong mô phỏng, phòng chân không và các dự án nghiên cứu. Nhưng không gian thường khiến những ý tưởng hoạt động tốt trên mặt đất gặp vấn đề mới: môi trường plasma thay đổi, atomic oxygen, thermal cycling, nhiễu điện từ và giới hạn attitude control.

Kreios-1 sẽ là cơ hội kiểm tra cả chuỗi công nghệ trong cùng một spacecraft.

Nếu intake thu được đủ hạt và helicon thruster tạo thrust ổn định để bù drag, công ty sẽ có bằng chứng quan trọng rằng VLEO dài hạn không còn chỉ là bài toán trên giấy.

Nếu hiệu suất thấp hơn dự kiến, dữ liệu cũng sẽ rất có giá trị vì nó cho thấy nút thắt thật nằm ở đâu – intake, power, plasma, vật liệu hay điều khiển quỹ đạo.

Vì vậy, ý nghĩa của chuyến bay không chỉ nằm ở Kreios. Nó có thể cung cấp một phép thử thực tế cho cả lĩnh vực atmosphere-breathing propulsion.

Vệ tinh tương lai có thể giống máy bay ở một điểm bất ngờ

Máy bay có lợi thế lớn vì không cần mang theo toàn bộ chất oxy hóa và reaction mass như rocket: nó khai thác khí quyển trong khi bay.

ABEP không hoạt động giống động cơ máy bay, nhưng nó mang cùng một tư tưởng ở mức trừu tượng hơn: tận dụng môi trường thay vì mang mọi thứ theo từ điểm xuất phát.

Ở 200 km, không khí quá loãng để gọi là bầu khí quyển theo cảm nhận con người. Nhưng với một spacecraft chạy gần 8 km/s và một intake đủ hiệu quả, những phân tử thưa thớt đó có thể trở thành một dòng vật chất có ích.

Đó là điều khiến khái niệm “vệ tinh biết hít thở” hấp dẫn: lực cản từng khiến quỹ đạo rất thấp gần như không thể duy trì lâu dài có thể đồng thời cung cấp nguyên liệu cho hệ thống chống lại chính lực cản ấy.

Từ lời hứa tới công nghệ thật còn phụ thuộc vào một phép cân bằng

Cuối cùng, ABEP không phá vỡ định luật vật lý và cũng không tạo ra nhiên liệu miễn phí.

Nó chỉ thay đổi nơi vệ tinh lấy reaction mass. Thay vì mang xenon trong bình, spacecraft thu oxygen, nitrogen và các thành phần khác từ khí quyển trên cao; sau đó dùng điện từ pin mặt trời để tăng động lượng cho chúng.

Toàn bộ ý tưởng sẽ thành công hay thất bại dựa trên một phép cân bằng đơn giản nhưng khó đạt: lực đẩy từ lượng khí thu được phải đủ lớn để thắng lực cản mà cùng môi trường đó tạo ra, trong khi spacecraft vẫn còn đủ điện, vật liệu đủ bền và hệ thống đủ ổn định để làm điều này trong nhiều năm.

Kreios Space đang chuẩn bị đưa phép cân bằng đó ra khỏi phòng thử nghiệm.

Nếu chuyến bay ABEP đầu tiên chứng minh được hoạt động liên tục trên quỹ đạo, vệ tinh tương lai có thể không còn coi phần khí quyển còn sót lại ở VLEO chỉ là kẻ thù. Nó có thể trở thành thứ mà spacecraft chủ động thu lấy, biến thành plasma và dùng để tiếp tục bay – một vệ tinh “hít thở” theo nghĩa kỹ thuật thật sự.

Nguồn tham khảo: Kreios Space và Kongsberg NanoAvionics, thông báo hợp tác cho chuyến bay thử ABEP ngày 4/8/2026; Kreios Space, tài liệu công nghệ VLEO và lộ trình Kreios-1; European Space Agency, “World-first firing of air-breathing electric thruster”, 5/3/2018; ESA Open Space Innovation Platform, đề xuất “The First Space Engine that Breathes the Atmosphere”; JAXA, dữ liệu nhiệm vụ SLATS/Tsubame; NATO Innovation Fund, thông báo đầu tư Kreios Space ngày 19/9/2025.