Khoa học · Nhịp Mới · Tổng hợp · 1202 chữ ·
Vệ tinh CRISTAL thử mở cánh pin, chuẩn bị đo độ dày băng từ quỹ đạo
Sau khi hoàn tất lắp ráp tại Đức, CRISTAL bước sang thử nghiệm để chuẩn bị cho nhiệm vụ theo dõi băng biển và tuyết phủ ở vùng cực.
Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) ngày 26/10 thông báo CRISTAL đã thử triển khai cánh pin mặt trời sau khi hoàn tất lắp ráp tháng 9 tại Friedrichshafen, Đức. Phép thử kiểm tra sự phối hợp cơ cấu cơ khí và phần mềm để cánh mở được trên quỹ đạo.
Nhóm kỹ sư phối hợp với nhà cung cấp dịch vụ phóng AVIO kiểm tra bộ tiếp hợp giữ vệ tinh trên tên lửa và cơ chế tách. Đợt rà soát song song đánh giá tình trạng xác nhận chất lượng các thiết bị, dụng cụ và phân hệ.
Từ nhà máy tới phép đo trên quỹ đạo
Theo hồ sơ Airbus công bố tháng 10/2024, CRISTAL được phát triển trên nền thiết kế kế thừa CryoSat và Sentinel-6, với khối lượng khoảng 1,7 tấn. Cấu trúc bay do APCO Technologies tại Thụy Sĩ cung cấp trước khi chuyển tới nhà máy ở Friedrichshafen. Tại đây, việc tích hợp đi qua các lớp cách nhiệt, dây dẫn, khối điều khiển và phân phối điện, rồi máy tính trên tàu. Sáu tấm pin cố định và hai cánh triển khai cung cấp năng lượng cho hoạt động trên quỹ đạo cực. Airbus dẫn đầu liên danh doanh nghiệp từ 19 quốc gia; Thales Alenia Space phụ trách máy đo cao radar IRIS. Đó là chuỗi chế tạo dẫn tới các phép thử vừa được ESA thông báo.
Trọng tâm khoa học của CRISTAL là tách được thông tin về băng và lớp tuyết phủ bên trên. Tài liệu nhiệm vụ trên SentiWiki mô tả IRIS là máy đo cao radar giao thoa cho băng và tuyết, hoạt động ở hai dải Ku và Ka, thay cho cách chỉ dựa vào một dải tần của các máy đo băng trước đó. Các tần số được nêu lần lượt khoảng 13,5 và 35,75 GHz, mỗi dải có băng thông 500 MHz. Thiết bị vi sóng thụ động MWR đi cùng IRIS trong tải trọng quan sát.
Trong chế độ radar khẩu độ tổng hợp, tài liệu thiết kế nêu độ phân giải dọc đường bay 80 m. CRISTAL được bố trí trên quỹ đạo cực trôi ở độ cao khoảng 699 km; bộ nhớ trên tàu có sức chứa tới 4 terabit dữ liệu. Đây là thông số thiết kế nhiệm vụ, chưa phải kết quả đo băng từ vệ tinh đang hoạt động.
Cơ chế đo ấy phát triển từ kinh nghiệm CryoSat. Tài liệu kỹ thuật ESA về máy SIRAL trên vệ tinh tiền nhiệm giải thích: radar phát các chùm xung sát nhau, sau đó xử lý những tín hiệu phản hồi có tương quan. Dịch chuyển tần số do hiệu ứng Doppler giúp phân tách tín hiệu thành các dải trên mặt đất, rồi chồng các lần quan sát để giảm nhiễu. Một anten thu thứ hai nhận tín hiệu đồng thời để xác định góc phản hồi thông qua chênh lệch đường truyền. Các chi tiết này thuộc cấu hình CryoSat, cho thấy vì sao việc đo độ cao không chỉ dựa vào một bức ảnh chụp bề mặt.
Đo phần băng nhô lên để tính độ dày
Ngay cả với radar, độ dày băng biển vẫn phải được suy ra từ phép đo. Kho Dữ liệu Khí hậu Copernicus giải thích đầu vào quan trọng là phần băng nhô trên mặt nước: chênh cao giữa bề mặt băng và các khe nước mở. Tuyết che phủ làm quan hệ này phức tạp hơn, nên việc tính độ dày cần thêm thông tin về độ sâu và mật độ tuyết. Số đo mặt phản xạ chưa cho biết toàn bộ phần băng chìm.
Bộ dữ liệu độ dày hiện có trong kho này kết hợp nhiều nhiệm vụ, gồm ERS-2, Envisat, CryoSat-2 và Sentinel-3. Sản phẩm cấp 3 còn khoảng trống không gian; sản phẩm cấp 4 bổ sung thông tin vi sóng từ SMOS để lấp khoảng trống và cải thiện quan sát băng mỏng. Cả hai chỉ bao phủ Bắc Cực trong các tháng 10 đến tháng 4 vì điều kiện tan băng gây sai lệch. Đây là giới hạn bộ dữ liệu hiện hành, chưa phải kiểm định CRISTAL.
Sự khác nhau giữa diện tích và độ dày đã hiện rõ ở biển Barents. Bản tin Earth Observatory ngày 3/4/2026 mô tả ảnh MODIS chụp từ vệ tinh Terra hôm 17/3: băng vỡ thành mảng mỏng xen những vùng nước mở ở phía bắc biển này. Dữ liệu ICESat-2 trong cùng giai đoạn còn cho thấy băng rất mỏng. Nathan Kurtz, phụ trách Phòng Khoa học Băng quyển tại Goddard, nhận xét điểm nổi bật năm đó là nước mở xuất hiện ở nhiều nơi hơn, đồng thời vùng băng mỏng lan lên phía bắc. Những quan sát riêng về phạm vi và độ cao vì vậy cung cấp các phần thông tin khác nhau về cùng một vùng biển.
Đối chiếu trên mặt băng, máy bay và vệ tinh
Để chuẩn bị cho phép đo mới, công việc không dừng ở phòng sạch. Trong thông báo ngày 24/4/2026, ESA mô tả chiến dịch thực địa kéo dài sáu tuần tại Bắc Cực, phục vụ CRISTAL cùng hai nhiệm vụ CIMR và ROSE-L. Nhóm nghiên cứu đặt căn cứ chủ yếu ở Cambridge Bay, Nunavut, Canada; thiết bị trên mặt băng được phối hợp với máy bay và những lượt vệ tinh bay qua. Đại học Calgary, Viện Alfred Wegener và nhiều đơn vị tham gia.
Chiến dịch tập trung vào băng hình thành trong một năm, đặc biệt nơi lớp tuyết sát mặt băng còn giữ muối. Nhóm nghiên cứu khảo sát hố tuyết, đo theo tuyến và thu tín hiệu tán xạ; máy bay mang máy đo cao laser, radar tuyết, thiết bị điện từ. Cách ghép số đo tại chỗ, trên không và ngoài quỹ đạo được dùng để kiểm tra thuật toán truy hồi, tức quá trình chuyển tín hiệu thu được thành thông tin về tuyết và băng.
Một bước chuẩn bị khác diễn ra tại Longyearbyen, Svalbard, từ 21 đến 24/9/2026. Theo tường thuật của Sentinel Online, hội thảo VOCALIS vừa xem xét sản phẩm đo cao Sentinel-3, vừa chuẩn bị việc hiệu chuẩn và kiểm chứng CRISTAL. Dự án CRISTAL IN-PROVA xây dựng lộ trình xác nhận chất lượng các sản phẩm cấp 2 trên băng biển, núi băng, băng trên đất liền và nước nội địa. Phép đo tham chiếu độc lập, với sai số được mô tả, dùng đối chiếu số liệu không gian.
Các phiên thảo luận cho thấy việc duy trì mạng đo mặt đất là một phần của bài toán. Nhóm chuyên gia bàn cách lượng hóa độ bất định của độ dày băng, độ cao băng và số đo sông hồ; đồng thời xem xét phối hợp máy đo cao với máy đo vi sóng CIMR. Dữ liệu phủ rộng của CIMR được kỳ vọng hỗ trợ các tuyến đo cao thưa hơn. Đây là công việc chuẩn bị và phương án phối hợp, chưa phải thành quả quan sát của CRISTAL trên quỹ đạo.
Theo cập nhật 26/10, CRISTAL sẽ chuyển tới cơ sở ESA tại Hà Lan để thử nghiệm môi trường trong phần lớn năm 2027. Lịch phóng hiện nhắm cuối năm 2027 đến đầu năm 2028.