Hiện có khoảng 16.000 vệ tinh đang hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất. Các công ty phân tích thị trường như Novaspace dự báo sẽ có tới 43.000 vệ tinh mới được chế tạo và phóng lên trong thập niên tới. Một số tổ chức khác, chẳng hạn Goldman Sachs, thậm chí cho rằng có thể có tới 70.000 vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO) mới được phóng chỉ trong vòng 5 năm tới.
Đây là một tín hiệu tích cực. Không gian đã trở thành hạ tầng thiết yếu của thế giới hiện đại, tác động đến hầu như mọi mặt của đời sống. Tuy nhiên, khi quy mô các chòm vệ tinh tăng lên, việc quản lý chúng bằng các phương thức truyền thống sẽ ngày càng bất khả thi.
Một mạng lưới vài vệ tinh có thể được điều khiển từ mặt đất. Nhưng một mạng lưới gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn vệ tinh thì không thể vận hành theo cách đó.
Các vệ tinh phải liên tục chia sẻ dữ liệu, tránh gây nhiễu lẫn nhau, thích ứng với nhu cầu khách hàng thay đổi và xử lý các sự cố kỹ thuật. Nhiều quyết định cần được đưa ra chỉ trong vài giây mà không thể chờ chỉ thị từ Trái Đất.
Đó là lý do vì sao năng lực xử lý trên quỹ đạo, tự động hóa và AI đang trở thành những yếu tố then chốt. Trong tương lai, vệ tinh sẽ phải tự sàng lọc, phân tích lượng thông tin khổng lồ ngay trên quỹ đạo và hành động trong những giới hạn được con người thiết lập từ trước.
Xử lý dữ liệu ngay trên quỹ đạo
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của AI là xử lý dữ liệu trực tiếp trong không gian.
Hiện nay, phần lớn dữ liệu vệ tinh được truyền về Trái Đất dạng thô rồi được làm sạch, phân loại và phân tích. Ví dụ, các công ty quan sát Trái Đất có thể thu thập khối lượng ảnh khổng lồ để theo dõi thời tiết, mùa màng, thiên tai, sử dụng đất hay phát thải khí nhà kính. Sau đó, toàn bộ dữ liệu này phải được xử lý dưới mặt đất trước khi chuyển thành thông tin hữu ích cho khách hàng.
Nếu vệ tinh có thể tự thực hiện phần lớn công việc này trên quỹ đạo, chúng chỉ cần gửi về những dữ liệu thực sự quan trọng. Điều đó giúp tiết kiệm thời gian và giảm chi phí đáng kể.
Ngoài ra, việc chuyển một phần khâu phân tích lên không gian cũng giúp giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống mặt đất vốn có thể bị tấn công hoặc gián đoạn. Dù vệ tinh vẫn tồn tại những rủi ro riêng, cách tiếp cận này có thể làm tăng độ bền vững cho toàn bộ hệ thống.
AI giúp phân bổ năng lực mạng vệ tinh
Một nhiệm vụ khác phù hợp với AI là quản lý dung lượng mạng.
Nhu cầu băng thông vệ tinh luôn thay đổi. Nó có thể tăng đột biến tại các thành phố lớn vào giờ cao điểm, quanh các sự kiện đông người, tại khu vực thiên tai, trên máy bay, tàu biển hoặc trong các chiến dịch quân sự. AI có thể theo dõi các biến động này và tự quyết định nơi cần hướng các chùm sóng vệ tinh, lượng công suất nên cấp cho từng chùm sóng và thời điểm cần chuyển dung lượng sang khu vực khác.
Nhờ đó, mạng vệ tinh có thể ưu tiên tài nguyên cho những nơi thực sự cần thiết thay vì phân bổ cố định như hiện nay. Kết quả là công suất và phổ tần – những nguồn lực vốn rất hạn chế trên vệ tinh – sẽ được sử dụng hiệu quả hơn.
Nếu AI mắc sai lầm thì sao?
Những rào cản lớn nhất của AI trong không gian không chỉ nằm ở công nghệ. Chúng còn nằm ở khung pháp lý và cách tổ chức vận hành.
Phần lớn luật pháp, hợp đồng bảo hiểm và quy trình khai thác hiện nay đều được xây dựng dựa trên giả định rằng con người là người đưa ra quyết định cuối cùng. AI làm cho khái niệm trách nhiệm trở nên phức tạp hơn.
Nếu một hệ thống AI điều khiển sai hướng chùm sóng, gây nhiễu cho dịch vụ khác hoặc dẫn đến thiệt hại, ai sẽ phải chịu trách nhiệm? Đó có thể là nhà khai thác vệ tinh, nhà sản xuất phần cứng hay công ty phát triển phần mềm AI.
Các nhà vận hành cũng phải xác định họ sẵn sàng trao bao nhiêu quyền tự chủ cho AI. Nhiều doanh nghiệp chấp nhận để AI đưa ra khuyến nghị. Nhưng ít đơn vị sẵn sàng để AI tự thay đổi cấu hình mạng hoặc tái phân bổ tài nguyên mà không cần con người phê duyệt. Vì vậy, quá trình ứng dụng AI nhiều khả năng sẽ diễn ra từng bước.
Ngành công nghiệp không gian sẽ cần những quy định rõ ràng về loại quyết định nào AI được phép tự đưa ra và loại quyết định nào vẫn phải có sự chấp thuận của con người.
AI có thể thay đổi cách thiết kế tàu vũ trụ
Tác động của AI không chỉ giới hạn ở vận hành vệ tinh. Công nghệ này còn có thể giúp các kỹ sư thiết kế và chế tạo tàu vũ trụ hoặc vệ tinh nhanh hơn.
AI có thể hỗ trợ viết mã, tra cứu tài liệu kỹ thuật, thử nghiệm các ý tưởng mới và đề xuất giải pháp cho những bài toán thiết kế phức tạp. Nó có thể tạo ra các phiên bản sơ bộ của kết cấu tàu/vệ tinh, hệ thống điện, ăng-ten, tải trọng hoặc kế hoạch nhiệm vụ.
Dĩ nhiên, các kỹ sư vẫn phải kiểm tra, thử nghiệm và hoàn thiện những thiết kế này. Nhưng họ sẽ không còn phải bắt đầu từ con số không. Điều đó giúp rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, giảm chi phí và cho phép các nhóm kỹ thuật nhỏ thực hiện những công việc trước đây cần tới cả một tổ chức lớn.
Trong nhà máy, AI còn có thể phát hiện lỗi sản xuất, dự đoán nguy cơ chậm tiến độ và xác định thời điểm thiết bị cần được bảo trì. Giá trị lớn nhất của AI không phải thay thế kỹ sư, mà là xử lý nhanh các công việc lặp lại để con người tập trung vào những quyết định quan trọng và các vấn đề kỹ thuật phức tạp nhất.
Thách thức lớn nhất là niềm tin
Để khai thác đầy đủ tiềm năng của AI, ngành công nghiệp không gian cần xây dựng những môi trường an toàn, chi phí hợp lý để các tổ chức có thể huấn luyện và triển khai mô hình AI mà vẫn kiểm soát được dữ liệu.
Điều đó đòi hỏi các hệ thống an ninh mạng mạnh, cơ chế phân quyền rõ ràng và khả năng tách biệt dữ liệu giữa các tổ chức. Một số mô hình AI thậm chí có thể phải được huấn luyện hoàn toàn trong mạng nội bộ của doanh nghiệp hoặc cơ quan chính phủ để dữ liệu nhạy cảm không bao giờ rời khỏi hệ thống.
Tuy nhiên, các biện pháp kỹ thuật thôi là chưa đủ.
Ngành không gian còn cần các tiêu chuẩn mới, quy định pháp lý rõ ràng hơn và những quy trình kiểm định đáng tin cậy để xây dựng niềm tin vào AI. Bản thân công nghệ đang phát triển rất nhanh. Thách thức khó khăn hơn có lẽ nằm ở việc xây dựng các quy tắc, cơ chế bảo vệ và sự đồng thuận cần thiết để sử dụng nó.
AI có thể sớm đủ khả năng điều hành phần lớn hoạt động của các mạng vệ tinh. Câu hỏi còn lại là: ngành công nghiệp không gian sẽ mất bao lâu để sẵn sàng giao quyền đó cho AI?
Hiện có khoảng 16.000 vệ tinh đang hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất, nhưng trong vòng 5 năm tới có thể sẽ có thêm tới 70.000 vệ tinh khác được phóng lên không gian. Ảnh: F. Kamphues
Hình minh họa một vệ tinh AI “Starmind” mà SpaceX dự kiến triển khai trên quỹ đạo. Ảnh: SpaceX
