Hoàng Anh
Writer
Máy bay vũ trụ tối mật X-37B của quân đội Mỹ đã được phóng lên quỹ đạo trong sứ mệnh thứ 8 vào ngày 22 tháng 8. Đáng chú ý nhất, chuyến bay lần này mang theo một thử nghiệm mang tính cách mạng: hệ thống định vị lượng tử quán tính đầu tiên được kiểm tra trong không gian, một công nghệ có thể sẽ thay thế GPS và thay đổi hoàn toàn cách chúng ta điều hướng trong tương lai.
Trong bối cảnh tín hiệu GPS ngày càng dễ bị gây nhiễu và giả mạo, việc tìm kiếm một giải pháp định vị thay thế, an toàn hơn đã trở thành một ưu tiên chiến lược. Công nghệ định vị lượng tử quán tính được xem là một trong những ứng cử viên sáng giá nhất.
Không giống như các hệ thống dẫn đường quán tính truyền thống, vốn dựa vào các con quay hồi chuyển và gia tốc kế cơ học có thể bị sai lệch theo thời gian, công nghệ lượng tử hoạt động dựa trên một nguyên lý vật lý cơ bản gọi là giao thoa nguyên tử.
Trong kỹ thuật này, các nguyên tử được làm lạnh xuống nhiệt độ gần bằng độ không tuyệt đối (-273,15 độ C), khiến chúng hoạt động giống như những con sóng. Bằng cách đo lường sự giao thoa của những con sóng nguyên tử này, các cảm biến có thể phát hiện những thay đổi cực kỳ nhỏ trong chuyển động, với độ chính xác đến cấp độ femtometer (nhỏ hơn cả chiều rộng của một nguyên tử).
Sứ mệnh lần này của X-37B, được phóng lên bởi tên lửa Falcon 9 của SpaceX, là lần đầu tiên một hệ thống định vị lượng tử quán tính hoàn chỉnh được thử nghiệm trong môi trường không gian.
Trước đây, các thí nghiệm như Phòng thí nghiệm Nguyên tử Lạnh của NASA đã từng đưa các giao thoa kế nguyên tử lên quỹ đạo, nhưng chủ yếu là để chứng minh các cơ chế vật lý. Ngược lại, thử nghiệm trên X-37B được thiết kế để kiểm tra một hệ thống nhỏ gọn, hiệu suất cao và bền vững, sẵn sàng cho các nhiệm vụ thực tế và dài hạn.
Việc phát triển thành công công nghệ này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Đối với Lực lượng Không gian Mỹ, nó mang lại một khả năng định vị tự chủ và bền bỉ, không thể bị gây nhiễu, đặc biệt là trong các tình huống xung đột khi tín hiệu GPS có thể bị vô hiệu hóa.
Đối với các hoạt động thám hiểm không gian trong tương lai như các chuyến bay đến Mặt Trăng hay Sao Hỏa, nơi không có tín hiệu GPS từ Trái Đất, hệ thống dẫn đường lượng tử có thể sẽ trở thành một hệ thống chủ chốt.
Trước thử nghiệm trong không gian lần này, vào năm 2024, Boeing và công ty AOSense cũng đã tiến hành thử nghiệm thành công công nghệ này trên một máy bay có người lái, chứng minh khả năng dẫn đường liên tục trong 4 giờ mà không cần đến GPS. Những thành công liên tiếp này cho thấy một kỷ nguyên mới của ngành điều hướng đang đến rất gần.
Giao thoa nguyên tử: Điều hướng với độ chính xác không tưởng
Trong bối cảnh tín hiệu GPS ngày càng dễ bị gây nhiễu và giả mạo, việc tìm kiếm một giải pháp định vị thay thế, an toàn hơn đã trở thành một ưu tiên chiến lược. Công nghệ định vị lượng tử quán tính được xem là một trong những ứng cử viên sáng giá nhất.
Không giống như các hệ thống dẫn đường quán tính truyền thống, vốn dựa vào các con quay hồi chuyển và gia tốc kế cơ học có thể bị sai lệch theo thời gian, công nghệ lượng tử hoạt động dựa trên một nguyên lý vật lý cơ bản gọi là giao thoa nguyên tử.
Trong kỹ thuật này, các nguyên tử được làm lạnh xuống nhiệt độ gần bằng độ không tuyệt đối (-273,15 độ C), khiến chúng hoạt động giống như những con sóng. Bằng cách đo lường sự giao thoa của những con sóng nguyên tử này, các cảm biến có thể phát hiện những thay đổi cực kỳ nhỏ trong chuyển động, với độ chính xác đến cấp độ femtometer (nhỏ hơn cả chiều rộng của một nguyên tử).
Một cột mốc "đầu tiên trên thế giới" trong không gian
Sứ mệnh lần này của X-37B, được phóng lên bởi tên lửa Falcon 9 của SpaceX, là lần đầu tiên một hệ thống định vị lượng tử quán tính hoàn chỉnh được thử nghiệm trong môi trường không gian.
Trước đây, các thí nghiệm như Phòng thí nghiệm Nguyên tử Lạnh của NASA đã từng đưa các giao thoa kế nguyên tử lên quỹ đạo, nhưng chủ yếu là để chứng minh các cơ chế vật lý. Ngược lại, thử nghiệm trên X-37B được thiết kế để kiểm tra một hệ thống nhỏ gọn, hiệu suất cao và bền vững, sẵn sàng cho các nhiệm vụ thực tế và dài hạn.
Tương lai của du hành vũ trụ và an ninh quốc gia
Việc phát triển thành công công nghệ này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Đối với Lực lượng Không gian Mỹ, nó mang lại một khả năng định vị tự chủ và bền bỉ, không thể bị gây nhiễu, đặc biệt là trong các tình huống xung đột khi tín hiệu GPS có thể bị vô hiệu hóa.
Đối với các hoạt động thám hiểm không gian trong tương lai như các chuyến bay đến Mặt Trăng hay Sao Hỏa, nơi không có tín hiệu GPS từ Trái Đất, hệ thống dẫn đường lượng tử có thể sẽ trở thành một hệ thống chủ chốt.
Trước thử nghiệm trong không gian lần này, vào năm 2024, Boeing và công ty AOSense cũng đã tiến hành thử nghiệm thành công công nghệ này trên một máy bay có người lái, chứng minh khả năng dẫn đường liên tục trong 4 giờ mà không cần đến GPS. Những thành công liên tiếp này cho thấy một kỷ nguyên mới của ngành điều hướng đang đến rất gần.
