Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm phân hệ cao tần cho vệ tinh Micro

Nhằm làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo phân hệ tần số cao, gồm: anten, bộ phát đáp (transceiver) băng S, bộ phát tín hiệu (transmitter) băng X cho vệ tinh Micro có trọng lượng khoảng 50 kg phục vụ cho ứng dụng quan sát trái đất; thiết kế và chế tạo thành công phân hệ cao tần đòi hỏi phải tập hợp được các nhà nghiên trong lĩnh vực điện tử và công nghệ vũ trụ, từ đó góp phần phát triển nhóm nghiên cứu mạnh về khoa học và công nghệ vũ trụ góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho nghiên cứu khoa học và phát triển ứng dụng công nghệ vũ trụ của đất nước, nhóm nghiên cứu tại Viện Điện tử - Viễn thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội do TS. Tạ Sơn Xuất đứng đầu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm phân hệ cao tần cho vệ tinh Micro”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, nhóm đề tài đã thực hiện nghiên cứu đầy đủ các nội dung theo thuyết minh đã được phê duyệt. Các nội dung nghiên cứu được thực hiện từ tính toán thiết kế lý thuyết đến mô phỏng tối ưu và đo đạc thực nghiệm để kiểm chứng. Các kết quả đo đạc được thực hiện trong phòng thí nghiệm và được kiểm chứng ở các phòng đo tiêu chuẩn. Tất cả các sản phẩm của đề tài đều đạt các chỉ tiêu số lượng và chất lượng theo thuyết minh đã được phê duyệt. Cụ thể, nhóm đề tài đã thiết kế và hoàn thiện 4 nội dung chính như sau:

- 2 mẫu anten mới cho vệ tinh Micro hoạt động ở dải tần S là các anten vi dải được kết hợp với siêu bề mặt điện từ để mở rộng băng thông và tăng hệ số tăng ích.

- 2 mẫu anten mới cho vệ tinh Micro hoạt động ở dải tần X. Để đạt được hệ số tăng ích lớn và mở rộng băng thông phân cực tròn, nhóm nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật dựng mảng xoay pha tuần tự và sử dụng phần tử ký sinh cho các anten băng X.

- 1 bộ thu/phát băng tần S dùng cho kênh điều khiển (TT&C) tần số 2051 MHz (Command) và 2228 MHz (Telemetry).

- 1 bộ phát tín hiệu băng X dùng cho truyền dữ liệu từ vệ tinh về trạm mặt đất hoạt động ở dải tần 8025 - 8400 MHz.

Các kết quả đo kiểm thực nghiệm chỉ ra rằng, các anten và bộ thu/phát đạt các yêu cầu kỹ thuật và mục tiêu của đề tài. Ngoài ra, toàn bộ sản phẩm của phân hệ cao tần đã được thử nghiệm trong môi trường vũ trụ, bao gồm: thử nghiệm chu kỳ nhiệt, thử nghiệm nhiệt chân không, thử nghiệm rung động sine, thử nghiệm rung động ngẫu nhiên và thử nghiệm shock. Sau khi tiến hành các thử nghiệm các thiết bị hoạt động bình thường, ngoại quan thiết bị không thay đổi so với trước thử nghiệm. Các bài kiểm tra chức năng cho thấy các sản phẩm đều đạt các yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật.

Đề tài đã hoàn thiện được:

- Bộ tài liệu kỹ thuật quy trình thiết kế chế tạo các anten cho vệ tinh băng S và băng X, bộ thu/phát tín hiệu băng S và bộ thu tín hiệu băng X;

- Báo cáo đánh giá kết quả thử nghiệm trong môi trường vũ trụ của phân hệ cao tần cho vệ tinh Micro;

- Bộ tài liệu quy trình thử nghiệm phân hệ cao tần gồm các anten và bộ thu, phát.

Các kết quả của đề tài mang lại một phần đóng góp cho sự phát triển của kỹ thuật phân tích và thiết kế anten, bộ thu phát nói chung và anten, bộ thu phát cho vệ tinh nói riêng. Việc làm chủ bí quyết thiết kế, chế tạo một sản phẩm có hàm lượng tri thức và công nghệ rất cao, góp phần phát triển nâng cao năng lực chế tạo thiết bị điện tử, đặc biệt là thiết bị tần số cao ở trong nước, qua đó góp phần phát triển kinh tế - xã hội, gia tăng tỷ lệ nội địa hóa các sản phẩm công nghệ cao, góp phần thực hiện các chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ.

Bên cạnh những kết quả đạt được, do môi trường đặc biệt trong không gian và các yêu cầu của thông tin vệ tinh, thiết kế phân hệ cao tần cho vệ tinh đặt ra rất nhiều các yêu cầu kỹ thuật khắt khe về độ tin cậy, vật liệu, độ bền. Ở Việt Nam hiện nay, chưa có trung tâm hoặc phòng đo tiêu chuẩn nào có thể cung cấp đầy đủ các thử nghiệm chức năng, cấu trúc, và nhiệt cho phân hệ cao tần cho vệ tinh Micro. Để thử nghiệm các sản phẩm của đề tài, nhóm nghiên cứu đã phải thực hiện các bài đo ở các trung tâm và phòng đo tiêu chuẩn khác nhau ở Việt Nam và Nhật Bản.

Với những kết quả chính mà đề tài đã thu được trong quá trình thực hiện đề tài này, nhóm nghiên cứu xin đề xuất một số kiến nghị sau:

- Kiến nghị Bộ khoa học và Công nghệ nghiên cứu và ban hành quy trình đo kiểm phân hệ cao tần cho vệ tinh theo quy trình chúng tôi đã xây dựng trong đề tài này.

- Kiến nghị Bộ Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam tiếp tục hỗ trợ nhóm nghiên cứu để có thêm nguồn lực phát triển sản phẩm của đề tài, đa dạng hóa các sản phẩm anten và bộ thu phát cho nhiều loại vệ tinh khác nhau, hướng tới các sản phẩm có thể thương mại hóa trên thị trường các sản phẩm công nghệ cao cho vệ tinh nhiều tiềm năng này.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19526/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)