Anh đầu tư 70 triệu bảng cho trạm phát băng rộng bay trên tầng bình lưu, nạp năng lượng từ mặt đất

Anh đang rót 70 triệu bảng (khoảng 94 triệu USD) vào một chương trình đầy tham vọng nhằm đưa kết nối Internet lên tầng bình lưu, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào vệ tinh quỹ đạo. Cơ quan Nghiên cứu và Phát minh Tiên tiến Anh (ARIA) vừa công bố tài trợ cho 18 dự án phát triển máy bay bay cao, trong đó có những công nghệ truyền năng lượng từ mặt đất lên để duy trì hoạt động liên tục.

Chương trình mang tên Enduring Atmospheric Platforms (Nền tảng khí quyển bền bỉ), với mục tiêu cuối cùng là giữ một thiết bị bay cung cấp 300 W năng lượng cho một tải trọng thông tin liên tục trong suốt một tuần, trong khi vẫn đứng yên trên bầu trời nước Anh. Đây được xem là bước đi táo bạo nhằm tạo ra giải pháp thay thế cho vệ tinh quỹ đạo trong việc phủ sóng tới những khu vực khó tiếp cận.

Vì sao cần nền tảng bay tầng bình lưu?

Theo ARIA, vệ tinh từ lâu đã là phương án mặc định để kết nối tới những cộng đồng không được mạng lưới mặt đất phục vụ tốt. Tuy nhiên, khoảng cách xa và quỹ đạo cố định của vệ tinh tạo ra những giới hạn vật lý về chất lượng và dung lượng đường truyền.

Các thiết bị bay được gọi là HAPS (high-altitude pseudo-satellites — vệ tinh giả tầng bình lưu) sẽ hoạt động ở độ cao khoảng 20 km, gần Trái Đất hơn nhiều so với vệ tinh, nhờ đó có thể cung cấp kết nối với độ trễ thấp hơn và linh hoạt hơn trong việc phục vụ từng khu vực cụ thể.

Ba nhóm công nghệ trọng tâm

Khoản tài trợ sẽ được giải ngân trong vòng ba năm rưỡi, chia thành ba nhóm kỹ thuật:

• TA1 — Công nghệ nền tảng: tập trung giải quyết bài toán năng lượng và độ bền cho thiết bị bay.
• TA2 — Tích hợp và thử nghiệm hệ thống: kiểm chứng khả năng vận hành thực tế.
• TA3 — Triển khai và truyền thông: đưa công nghệ vào ứng dụng cung cấp kết nối.

Từ máy bay nhiều cánh quạt đến nạp năng lượng bằng laser

Một trong những dự án được ARIA nhấn mạnh là Carousel của startup hàng không vũ trụ Menapia. Dự án này hướng tới một chùm máy bay nhiều cánh quạt bay cao, có thể vận hành thường xuyên ở độ cao tới 20 km, tạo thành một "tán" kết nối liên tục phủ khắp nước Anh.

Một dự án khác, Enduring Drone Networks của VFP Aerospace, sử dụng một đội máy bay luân phiên nhau giữa độ cao phục vụ và trạm mặt đất để sạc pin. Đáng chú ý, hãng đặt mục tiêu chi phí sản xuất chỉ 50.000 bảng Anh (khoảng 67.000 USD) mỗi chiếc drone.

Ở nhóm công nghệ nền tảng, những cái tên đáng chú ý gồm:

• Hypanode Ltd đang phát triển hệ thống pin nhiên liệu (fuel cell) có khả năng cung cấp năng lượng gấp 20 lần so với công nghệ pin hiện tại.
• Scalable Laser Ltd nghiên cứu công nghệ truyền năng lượng bằng chùm tia laser, kết hợp diode laser công suất cao với bộ thu quang điện tiên tiến.
• Space Solar Engineering Ltd theo đuổi hướng truyền năng lượng bằng sóng vô tuyến (RF) để cấp điện liên tục cho thiết bị bay HAPS.

Đặc biệt, Đại học Bath mang đến một công nghệ nghe có vẻ kỳ lạ: Stratospheric Navigation and Gravity (STRAT-NAV). Dự án này tìm cách kéo dài thời gian hoạt động của HAPS bằng cách cho phép chúng dự đoán và tận dụng các sóng trọng lực khí quyển — hiện tượng hình thành khi không khí bị đẩy lên bởi front thời tiết hoặc đồi núi rồi bị trọng lực kéo xuống, tạo thành các gợn sóng. Máy bay có thể lợi dụng những gợn sóng này để tiết kiệm năng lượng.

"Nghiên cứu này mở rộng vị thế dẫn đầu của Anh trong lĩnh vực nền tảng bay cao, biến nơi đây thành địa điểm mà ngành công nghiệp này được thiết kế, chế tạo và mở rộng quy mô", Rico Chandra, giám đốc chương trình Enduring Atmospheric Platforms của ARIA, phát biểu.

"Để đạt được điều đó, chúng tôi phải hậu thuẫn những ý tưởng táo bạo, từ máy bay cánh cố định chạy bằng năng lượng mặt trời đến những thiết kế chưa ai lường trước, bao gồm cả máy bay bay bằng cánh quay thay vì cánh quạt."

ARIA là ai?

ARIA là cơ quan nghiên cứu được thành lập theo mô hình DARPA của Mỹ nhưng với ngân sách khiêm tốn hơn. Đây là tổ chức công phi bộ, chịu sự bảo trợ của Bộ Kinh doanh, Đổi mới, Khoa học và Thương mại Anh (BIST).

Cơ quan này từng được chú ý khi dưới sự dẫn dắt của doanh nhân Matt Clifford, người đã từ chức sau khi đảm nhận vị trí tại hãng AI Anthropic của Mỹ. ARIA cũng từng gây tranh cãi khi được miễn yêu cầu cắt giảm chi tiêu trong đợt Đánh giá Chi tiêu của chính phủ Anh năm ngoái.

Ý nghĩa với người dùng Việt Nam

Dù dự án triển khai tại Anh, công nghệ HAPS và truyền năng lượng không dây có tiềm năng lớn với những quốc gia có địa hình phức tạp như Việt Nam. Các vùng núi cao, hải đảo xa bờ hay khu vực nông thôn thưa dân tại Việt Nam vẫn là bài toán khó đối với việc phủ sóng cáp quang và trạm BTS truyền thống. Mô hình thiết bị bay tầng bình lưu chi phí thấp, nạp năng lượng từ mặt đất có thể mở ra hướng tiếp cận mới nếu công nghệ này được thương mại hóa trong thập kỷ tới.