Cận cảnh thiết bị vệ tinh đo lại thế giới

Lâu nay, người ta vẫn còn đặt nhiều nghi ngờ về những dữ liệu đo đạc thế giới. Tuy nhiên giờ đây, càng có nhiều thông số chính xác do các vật thể bay không người lái và vệ tinh cung cấp. Các dữ liệu này được đưa vào mạng lưới máy tính khổng lồ và hứa hẹn đem lại nhiều ứng dụng không ngờ cho cuộc sống của các cư dân trái đất.

Những cặp mắt của không gian

Không cái gì có thể qua mắt cặp vệ tinh sinh đôi Tandem-X, cho dù đó là các hẻm núi trong Vườn quốc gia Flinders Ranges ở Australia, các hòn đảo Canada những ngọn núi lửa hiểm trở trên bán đảo Kamtschatka của Nga. Cách trái đất trên 500 km, cặp đôi vệ tinh giám sát trái đất này có nhiệm vụ đo bề mặt trái đất.

Tandem-X hoạt động như cặp mắt nhân tạo. Do chụp được các hình ảnh giống nhau từ nhiều góc độ với độ xê xích từng góc độ ở mức rất nhỏ, các nhà khoa học thuộc Trung tâm hàng không và vũ trụ Đức (DLR) có thể tạo ra một tấm bản đồ ba chiều của trái đất với độ chính xác gấp 30 lần so với những bản đồ hiện nay. Các dữ liệu này còn đem lại nhiều thông tin về những khu vực còn nhiều bí ẩn trên trái đất khi chỉ có một vài thông tin sơ lược và không đầy đủ. Với cơ sở dữ liệu bản đồ thống nhất do Tandem-X cung cấp, DLR có thể hình thành một mô hình độ cao đồng nhất và chưa hề có trước đây về trái đất. Hệ thống dữ liệu khổng lồ này còn có thể cho họ biết rõ hơn những thay đổi về địa hình trái đất, thí dụ nguyên nhân dẫn đến những thay đổi đó là do biến đổi khí hậu hay băng tan, "thông qua những thay đổi chiều cao, sự xê dịch và thay đổi của chúng trong các mốc thời gian", Alberto Moreira, giám đốc Viện Vi sóng và Rada DLR (Microwaves &Radar Institute DLR) giải thích.

Tandem-X chỉ là một trong nhiều dự án do DLR thực hiện nhằm mục tiêu đo đạc lại hành tinh với độ chính xác đến từng cm. Sự xuất hiện của các công cụ và phương tiện hiện đại với các phần mềm chuyên biệt như thế này đã khép lại lối đo đạc kinh điển mà con người vẫn thường sử dụng khi lên những tấm bản đồ thế giới.

Góp sức lớn vào việc đưa ra những cách thức đo đạc hiện đại này là sự phát triển của ngành khoa học vũ trụ. Sự kiện Liên Xô phóng vệ tinh mang tên Sputnik đầu tiên lên quỹ đạo trái đất vào năm 1957 đã mở ra những thay đổi lớn lao trong việc quan sát trái đất bằng vệ tinh. Theo thời gian, các vệ tinh đã được đưa lên độ cao ngày càng lớn hơn, qua đó giúp con người hiểu biết rõ hơn về sự phát triển của hành tinh chúng ta.

"Ưu điểm chính của việc quan sát trái đất bằng vệ tinh là tính toàn cầu, khi đó không có đường biên giới, không có sự phân biệt giữa các quốc gia", ông Stefan Dech, giám đốc Trung tâm dữ liệu viễn thám DLR nhấn mạnh.

Năm 1998, Liên minh châu Âu đã xúc tiến một dự án mang tên Copernicus. Các nhà khoa học tham gia dự án đã sử dụng bảy vệ tinh chuyên dụng để nghiên cứu những gì đang diễn ra trêntrái đất. Mỗi vệ tinh đều được trang bị thiết bị công nghệ đo đạc riêng biệt. Chúng có nhiệm vụ nắm bắt sự vận động của các mảng kiến tạo, hợp chất hoá học trong không khí và những thay đổi của cây cối trên trái đất.

Trên thực tế, sự phát triển của công nghệ vũ trụ châu Âu sẽ hữu ích với trái đất. Một hội nghị được tổ chức ở Hà Lan gần đây đã cho thấy, có thể sử dụng dữ liệu từ các hệ thống vệ tinh để áp dùng vào những lĩnh vực cụ thể nào trong cuộc sống. "Nó như một bằng chứng sống động cho mọi người, đặc biệt đối với các tổ chức chính trị, về những gì diễn ra trên trái đất, ví dụ về hiện trạng đốn cây phá rừng. Chúng ta rất muốn biết ở đâu rừng đang bị phá và tình hình chung về rừng trên hành tinh của chúng ta hiện nay ra sao", ông Stefan Dech diễn giải.

Các giữ liệu vệ tinh cũng hỗ trợ các chính phủ, các tổ chức trong việc chống lại nạn đánh bắt hải sản trái phép trên biển. Hiện tại, nhiều khu vực trên thế giới rơi vào cảnh khốn đốn vì nguồn thủy hải sản bị đánh bắt đến độ cạn kiệt. Vì vậy, dự án "Mắt biển" (Eyes on the Seas) đã ra đời nhằm thu thập các thông tin liên lạc giữa các tàu cá và hình ảnh từ vệ tinh. Trên cơ sở số liệu này, các nhà phân tích có thể khẳng định liệu trong vùng lãnh hải có tàu cá phi pháp hay không bởi ngay cả hướng đi và sự thay đổi tốc độ của tàu cũng là những dấu hiệu về việc đánh bắt phi pháp.

Thường những "con mắt bay" trên quỹ đạo là yếu tố duy nhất để quan sát những gì đang diễn ra trên biển cả mênh mông. Ngoài các tàu đánh bắt hải sản, các vệ tinh cũng có thể quan sát hải trình của tàu chở dầu vì nhiều khi những con tàu này thường lén sục và xả dầu cặn giữa biển để tiết kiệm chi phí dẫn đến những vụ ô nhiễm môi trường nặng nề.

Vệ tinh thâm nhập ngày càng sâu hơn vào cuộc sống hàng ngày của con người, ví dụ chúng ta có thể xác định lại vị trí của mình ở những khu vực lạ mà không ý thức được rằng chính các vệ tinh đã giúp chúng ta làm việc đó.

Ngày nay, nếu không có hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System GPS) thì nhiều hoạt động của con người ắt hẳn sẽ gặp nhiều khó khăn. Smartphone, máy tính bảng và thiết bị dẫn đường mà chúng ta đang sử dụng hàng ngày đều dựa trên dữ liệu của những vệ tinh bay vòng quay trái đất.

Mọi người đều có thể sử dụng hệ thống xác định vị trí GPS do Bộ Quốc phòng Mỹ thiết kế, xây dựng và quản lý này, tuy nhiên một vài quốc gia không muốn bị lệ thuộc vào GPS: Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) thiết lập một hệ thống vệ tinh riêng mang tên Galileo với 30 vệ tinh ở độ cao 23.000 km. Tương tự, Nga và Trung Quốc cũng có các hệ thống vệ tinh của riêng mình.

Các phương pháp cũ có lỗi thời?

Không chỉ các quỹ đạo vệ tinh đảm trách việc đo đạc thế giới mà ngày nay người ta vẫn thu thập nhiều dữ liệu theo cách thông thường, thí dụ thiết bị định vị (Navi) ở trong xe ô tô vẫn cần nhiều thông tin hơn cả nguồn thông tin từ không gian là không đủ vì vệ tinh làm sao biết được tốc độ tối đa của mỗi đoạn đường, làm sao biết được một tuyến đường dẫn mới vào đường xa lộ vừa được khai trương?

Các hãng như Apple, Google và Here, một công ty con của Nokia trước đây, đều tập trung vào việc thiết lập những bản đồ. Để làm được điều đó, một đội quân các nhà phân tích địa lý ngày ngày rong ruổi trên mọi nẻo đường, trên những xe chuyên dụng được trang bị  máy dò laser để phát hiện và ghi nhận các đường phố, toà nhà và các công trình khác nhau, qua đó bổ sung cho cỗ máy bản đồ những dữ liệu mới nhất.

Trên các dữ liệu thông tin. các siêu máy tính sẽ tính toán và lập bản đồ thế giới, tấm bản đồ này hoàn toàn không có gì giống như các tập bản đồ trước đây cũng như các bản đồ giới thiệu các đô thị. "Tấm bản đồ này là sự sao chụp theo thời gian thực nên thể hiện được những thay đổi nhỏ nhất", Christof Hellmis của Chương trình định vị Gate5 Nokia giải thích. Sự chính xác này của bản đồ hết sức quan trọng đối với những thiết bị tự động, chuyên thực hiện những công việc hay hành động đòi hỏi không được mắc sai lầm.

Sự xâm nhập đời sống của các vệ tinh

Số hoá đã tham gia vào những lĩnh vực ngày càng rộng lớn hơn trong cuộc sống của chúng ta . Với đồng hồ- GPS đeo tay các bậc cha mẹ luôn biết rõ con cái họ đang ở đâu. Trong lĩnh vực y tế việc giám sát từ vệ tinh cũng sẽ ngày càng có vai trò to lớn hơn: việc đo các chức năng cơ thể của bản thân mỗi người sẽ ngày càng trở nên phổ cập hơn. Trong thể thao GPS-Tracker trong Smartphone hầu như đã trở thành trang bị tiêu chuẩn. Cảm biến về tần số tim có thể đo cường  độ của một  Work-outs và lượng calo  bị đốt cháy. Thiết bị này có thể bổ ích đối với những người bị bệnh tim, mạch  – và nó giúp để tránh xẩy ra nhịp tim quá cao. Các thiết bị  Smartwatches mới có thể chuyển các dữ liệu đã thu thập được tới thầy thuốc.

Thường giới quân sự có nguồn lực tốt nhất để phát triển công nghệ mới. Ví dụ máy bay do thám không người lái MQ-9 "Reaper" của Hoa kỳ gắn máy chụp ảnh mạnh tới mức người ta vẫn có thể đọc được biển số xe cách đó 3km. Nó được điều khiển từ những căn cứ quân sự khá xa và không chỉ làm nhiệm vụ do thám. Loại thiết bị không người lái này chỉ có thể thực hiện được nhờ hệ thống định vị GPS có độ phân giải cao và đạt độ chính xác tới từng cm.

Nhờ công nghệ vệ tinh, vấn đề an ninh, an toàn sẽ được cải thiện không chỉ trong chỉ đạo chiến tranh  mà cả trong giao thông đường bộ. Trên các tuyến đường giao thông trên khắp thế giới mỗi năm có tới trên một triệu ca tử vong vì tai nạn giao thông. Ô tô- robot sẽ thay đổi tình trạng này.  Không chỉ có các hãng sản xuất ô tô lâu đời đang nghiên cứu về vấn đề này, cuộc chạy đua để tìm ra những giải pháp cho tương lai đã diễn ra từ lâu.  Thí dụ xe ô tô của Google đang theo đuổi một sự thay đổi mang tính cách mạng, đó là  ô tô không có vô lăng. Trong xe ô tô của các hãng truyền thống người lái xe vẫn có một chỗ ngồi cố định của mình, tuy nhiên hệ thống trợ lý đang đảm nhận ngày càng nhiều công việc của người lái xe. 

Liệu thế giới mới của sự di động có thực hiện được hay không, điều này sẽ được quyết định trên những con đường. Tại các cơ sở thử nghiệm trên khắp thế giới người ta thấy ngày càng có nhiều ô tô tự chạy trên các tuyến đường giao thông công cộng.  Không còn lâu nữa, người ta chỉ cần ấn nút, những chiếc xe này sẽ sẽ đưa chúng ta tới đích. Nhờ vệ tinh dẫn đường, xe có thể chạy mà không gây tai nạn. Máy tính được lắp đặt trên xe có khả năng định hướng theo dữ liệu vệ tinh và các trạm  rađa- mini lắp trong xe. Các nhà nghiên cứu đang tìm cách liên kết các hệ thống này ô tô có thể trao đổi thông tin với nhau, nhờ đó tránh gây ùn tắc và tai nạn. Sẽ đến ngày xuất hiện một loạt xe thông minh chạy tự động và bảo đảm giao thông trên các tuyến đường đều thuận lợi.

Công nghệ đo đạc hiện đại tạo ra vô vàn khả năng ứng dụng khác. Nhờ các vệ tinh chúng ta giờ đây có hình ảnh trái đất một cách rõ ràng nhất. Tuy nhiên chúng ta có nên hoàn toàn dựa vào các dòng chảy dữ liệu và khả năng của các kỹ thuật viên và các nhà lập trình? "Một câu hỏi luôn hiện hữu: liệu có quá nhiều dữ liệu không? Chúng ta đã có quá đủ thông tin rồi đấy chứ?", Stefan Dech nói, "điều quyết định không phải là khối lượng dữ liệu mà là việc chúng ta lựa chọn gì từ các dữ liệu đó. Cần biết giữ chừng mực trước những đòi hỏi phải có thật nhiều số liệu đo đạc. Bởi lẽ sự đo đạc lại thế giới mở ra nhiều cơ hội to lớn –nhưng trong đó cũng ẩn chứa nhiều rủi ro".