Quan sát Trái đất từ quỹ đạo đang ngày càng trở thành lĩnh vực của các doanh nghiệp tư nhân, với sự kết hợp giữa các chòm vệ tinh nhỏ, cảm biến tiên tiến và trí tuệ nhân tạo (AI). Những công nghệ này giúp thu thập, xử lý dữ liệu nhanh hơn, nhưng đồng thời đặt ra nhiều vấn đề về an ninh, quyền riêng tư và quản trị dữ liệu.
Trong báo cáo mới về khả năng tiếp cận dữ liệu quan sát Trái đất từ vệ tinh, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) nhận định những tiến bộ về hệ thống quang học, điện tử quang học, điện toán đám mây và AI đang giúp dữ liệu vệ tinh trở nên dễ tiếp cận hơn, với chất lượng ngày càng cao.
Từ vệ tinh lớn đến chòm vệ tinh nhỏ
Ngành quan sát Trái đất đang chuyển từ các vệ tinh lớn, đa nhiệm sang những chòm vệ tinh nhỏ, chuyên biệt. Một trong những công nghệ đáng chú ý là radar khẩu độ tổng hợp (SAR), cho phép vệ tinh thu thập hình ảnh bất kể ngày hay đêm, xuyên qua mây và bụi.
Viktor Stoyanov, Giám đốc vận hành bộ phận Smart Solutions thuộc công ty công nghệ vũ trụ Space42 của Các Tiểu vương quốc Arab Thống nhất, cho rằng mô hình này giúp các quốc gia vừa tăng khả năng tự chủ về dữ liệu, vừa kiểm soát chi phí.
Space42 đang vận hành chòm vệ tinh quan sát Trái đất Foresight sử dụng công nghệ SAR. Các vệ tinh được sản xuất với sự hợp tác của công ty Phần Lan ICEYE, trong khi khâu tích hợp và thử nghiệm được thực hiện tại Abu Dhabi.
Theo Stoyanov, tuổi thọ tương đối ngắn của vệ tinh trên quỹ đạo thấp quanh Trái đất cũng tạo cơ hội để mỗi lần thay thế vệ tinh trở thành một lần nâng cấp công nghệ, từ độ phân giải, độ trễ truyền dữ liệu đến thời gian hoạt động.
AI trở thành công cụ không thể thiếu
Sự phát triển của các chòm vệ tinh khiến lượng dữ liệu hình ảnh thu được tăng nhanh đến mức con người không thể phân tích thủ công toàn bộ. Vì vậy, giá trị ngày càng nằm ở khả năng trích xuất thông tin từ dữ liệu thay vì chỉ thu thập hình ảnh.
AI đang trở thành công cụ quan trọng để sàng lọc và phân tích dữ liệu quan sát Trái đất nhờ khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn với tốc độ cao.
Trong các tình huống như ứng phó lũ lụt, sự cố hàng hải hoặc gián đoạn chuỗi cung ứng, người dùng cần thông tin trong vài phút thay vì phải chờ nhiều ngày để có báo cáo. AI cũng có thể phát hiện những thay đổi nhỏ mà con người dễ bỏ qua bằng cách so sánh hình ảnh mới với dữ liệu lịch sử.
Francis Doumet, CEO kiêm đồng sáng lập công ty Metaspectral tại Canada, cho biết AI đang thay đổi cách xử lý ảnh siêu phổ. Các vệ tinh có thể phân tích hình ảnh ngay trên quỹ đạo, xác định những dấu hiệu đáng chú ý và gửi cảnh báo hoặc dữ liệu đã được chắt lọc thay vì truyền toàn bộ khối dữ liệu về mặt đất.
Độ phân giải của cảm biến siêu phổ cũng đang được cải thiện, trong khi công nghệ nén dữ liệu và liên lạc tốc độ cao, bao gồm liên kết quang học, giúp thu hẹp khoảng cách về chất lượng dữ liệu giữa các hệ thống.
Thị trường tư nhân thay đổi cuộc chơi
Angie Crews, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Sáng kiến An ninh Quốc gia thuộc Đại học Colorado Boulder, nhận định ngành quan sát Trái đất thương mại đã phát triển mạnh so với thời kỳ lĩnh vực này gần như do chính phủ chi phối.
Các doanh nghiệp hiện có thể triển khai cả chòm vệ tinh để quan sát Trái đất, tạo ra sự thay đổi căn bản về quy mô và cấu trúc của ngành. Các cảm biến siêu phổ còn có thể ghi lại những “dấu vân tay quang phổ”, giúp nhận diện đặc điểm của các vật thể và hiện tượng trên bề mặt Trái đất.
Sự phát triển này đang tạo ra một mô hình kết hợp giữa chính phủ và khu vực tư nhân. Các chính phủ và đồng minh có thể chia sẻ yêu cầu và thông tin tình báo, trong khi các công ty thương mại cung cấp hình ảnh và năng lực phân tích với tốc độ và quy mô mà một quốc gia khó có thể tự xây dựng.
Rủi ro từ dữ liệu giả
Bên cạnh lợi ích, sự phổ biến của dữ liệu quan sát Trái đất cũng tạo ra những thách thức mới về an ninh và quản trị.
OECD đặc biệt cảnh báo nguy cơ hình ảnh vệ tinh bị làm giả, diễn giải sai hoặc cố tình bóp méo trong bối cảnh thông tin sai lệch kỹ thuật số ngày càng gia tăng. Những nội dung như vậy có thể làm suy giảm niềm tin vào dữ liệu vệ tinh, ngay cả khi dữ liệu chính xác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các quyết định về thiên tai, môi trường, an ninh và quốc phòng.
Bài toán đặt ra là làm thế nào để bảo vệ những dữ liệu nhạy cảm mà không kìm hãm đổi mới của các doanh nghiệp tư nhân.
Crews cho rằng thế hệ nhân lực mới trong lĩnh vực viễn thám cần được đào tạo không chỉ về từng loại cảm biến mà còn về cách kết hợp nhiều nguồn dữ liệu, xử lý tập dữ liệu lớn và sử dụng AI để rút ra thông tin có giá trị.
Đồng thời, người sử dụng AI phải hiểu rõ những giới hạn của công nghệ. Các kết quả do AI tạo ra cần được kiểm chứng dựa trên cơ sở vật lý và dữ liệu thực tế, thay vì được mặc nhiên coi là chính xác.
Sự phát triển nhanh của vệ tinh tư nhân và AI vì vậy đang mở rộng đáng kể khả năng quan sát Trái đất, nhưng cũng buộc các chính phủ và doanh nghiệp phải xây dựng những cơ chế mới để cân bằng giữa đổi mới, lợi ích thương mại, quyền riêng tư và an ninh quốc gia.
Hình ảnh radar khẩu độ tổng hợp do vệ tinh của Capella Space chụp, cho thấy một trang trại điện mặt trời nổi trên hồ Tiangang nhân tạo ở Trung Quốc. Ảnh: Capella Space
Vệ tinh Đài quan sát Khí hậu Không gian Sâu của Chính phủ Mỹ ghi lại hình ảnh đầu tiên toàn bộ phần Trái đất được Mặt trời chiếu sáng từ khoảng cách 1,6 triệu km. Ảnh: NASA
Minh họa vệ tinh viễn thám Landsat của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ và NASA đang quan sát Trái đất. Trước đây, các vệ tinh thuộc dòng Landsat của chính phủ gần như là những phương tiện duy nhất thực hiện nhiệm vụ này. Ảnh: NASA
Minh họa vệ tinh quan sát Trái đất Pelican-2 của Planet trên quỹ đạo. Ảnh: Planet Labs PBC
