Công nghệ chụp ảnh vật thể siêu nhỏ trên quỹ đạo
18 tháng 03 năm 2022Tony Nguyen
- Khoa học 137
Mảnh rác vũ trụ nhỏ cỡ vài cm là mối đe dọa lớn đối với các vệ tinh. Ảnh: Space Journal
Thiết bị radar do giáo sư Han Fei ở Đại học Công nghệ Phòng thủ Quốc gia tại tỉnh An Huy thiết kế có thể chụp ảnh vật thể nhỏ bằng nắm tay trên quỹ đạo gần Trái Đất với độ phân giải lên tới 3 mm. Công nghệ trên có thể giúp dẫn đường cho chùm laser từ mặt đất nhằm loại bỏ mảnh rác vũ trụ nhỏ đe dọa vệ tinh và tàu vũ trụ, Han và cộng sự báo cáo trên tạp chí Acta Physica Sinica hôm 12/3.
Vấn đề khiến các kỹ sư vũ trụ đau đầu nhất là mảnh rác lớn cỡ 1 - 10 cm do vệ tinh có lớp bảo vệ ngăn cản mảnh rác nhỏ hơn còn mảnh rác lớn hơn có thể được phát hiện bằng công nghệ hiện nay với thời gian đủ sớm để điều chỉnh đường bay. Năm 2016, một trong những hệ thống radar không gian lớn nhất của Trung Quốc mất 4% nguồn cung cáp điện sau khi mảnh rác dài hơn 1 cm đâm vào pin mặt trời của vệ tinh.
Laser công suất cao có thể khiến mảnh rác nhỏ như vậy thay đổi đường bay và cuối cùng rơi qua khí quyển Trái Đất. Nhưng tia laser cần bắn chính xác với sai số cấp milimet, theo nhóm nghiên cứu của Han. Trong môi trường lực hấp dẫn thấp, phần lớn mảnh rác trôi nổi tự do, khiến công tác nhận dạng và theo dõi trở nên khó khăn hơn.
Công nghệ mới mang tên chụp cắt lớp phản xạ laser lấy cảm hứng từ phương pháp scan CAT dùng trong các bệnh viện, sử dụng vài chùm laser để chiếu sáng bề mặt mục tiêu, sau đó dựng lại hình ảnh từ hạt ánh sáng bắn ra theo nhiều hướng khác nhau. Độ phân giải của ảnh chụp bằng phương pháp này được quyết định bởi chênh lệch nhỏ trong góc độ của chùm laser khi chiếu tới mục tiêu thay vì khoảng cách với người quan sát. Thông qua cải tiến chất lượng nguồn laser và độ nhạy của thiết bị nhận, các nhà khoa học có thể thu được hình ảnh siêu nét của vật thể siêu nhỏ ở khoảng cách xa.
Radar do Han và cộng sự chế tạo bắn ra nhiều xung ngắn với công suất tối đa hơn 100 kilowatt. Đặt bên bờ một hồ chứa nước ở vùng ngoại ô thành phố Hợp Phì, thiết bị tạo ra hình ảnh rất nét của mục tiêu rộng 5 cm xoay tròn ở khoảng cách 1 km. Kết quả cung cấp bằng chứng về tiềm năng sử dụng trong không gian của thiết bị.
Han cho biết ông và cộng sự phát triển công nghệ dựa trên nguồn laser cao cấp giúp giảm đáng kể độ ồn ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu. Họ cũng phát triển một thuật toán mới bằng trí tuệ nhân tạo để ước tính chuyển động ngẫu nhiên của mục tiêu nhỏ, giúp radar tạo hình ảnh chất lượng cao với thông tin không hoàn chỉnh và thay đổi nhanh chóng.
An Khang (Theo SCMP)
