Mạng lưới Không gian Sâu Trung Quốc

Chinese Deep Space Network (CDSN) hay Mạng lưới Không gian Sâu Trung Quốc là một mạng lưới gồm các ăng-ten cỡ lớn và cơ sở thông tin liên lạc, được sử dụng cho thiên văn vô tuyến, quan sát radar và các sứ mệnh tàu vũ trụ của Trung Quốc. CDSN được quản lý bởi China Satellite Launch and Tracking Control Center General (Trung tâm Điều khiển và Theo dõi Phóng Vệ tinh Trung Quốc; tiếng Trung: 中国卫星发射测控中心), trực thuộc People's Liberation Army Strategic Support Force Space Systems Department (Cục Hệ thống Không gian, Lực lượng Hỗ trợ Chiến lược Quân đội Giải phóng Nhân dân Trung Quốc; tiếng Trung: 中国人民解放军战略支援部队航天系统部).

Mạng lưới này lần đầu tiên được yêu cầu phục vụ cho sứ mệnh thăm dò Mặt Trăng Hằng Nga 1, và kể từ đó đã được sử dụng để hỗ trợ các sứ mệnh tiếp theo tới Mặt Trăng và Sao Hỏa, gồm Thường Nga 5, Tianwen-1, và Tianwen-2. Các mạng lưới không gian sâu tương tự cũng được vận hành bởi Hoa Kỳ, Nga, các quốc gia châu Âu, Nhật Bản và Ấn Độ.

Lịch sử 

Về nguyên tắc, một mạng lưới không gian sâu của Trung Quốc đã tồn tại từ năm 1993 với việc đưa vào vận hành kính thiên văn 25 mét Nanshan tại khu vực miền núi phía nam Ürümqi (Ô Lỗ Mộc Tề). Ăng-ten 25 mét của Shanghai Astronomical Observatory (Đài Thiên văn Thượng Hải) khi đó không chỉ có khả năng tham gia chương trình Southern Hemisphere VLBI Experiment (Thí nghiệm VLBI Bán cầu Nam), mà còn có thể cùng với Ürümqi hình thành một đường cơ sở VLBI riêng của Trung Quốc, qua đó quan sát và đo đạc các thiên thể ở khoảng cách xa.

Tất cả các trạm đều được trang bị đồng hồ hydrogen maser (maser hydro) có độ chính xác cao và được kết nối thông qua các mạng truyền thông công suất lớn. Toàn bộ các trạm đều tuân thủ các quy định của Consultative Committee for Space Data Systems (Ủy ban Tư vấn về Hệ thống Dữ liệu Không gian – CCSDS), do đó việc trao đổi dữ liệu với các hệ thống của các cơ quan vũ trụ khác là khả thi mặc dù có sự khác biệt về trang thiết bị kỹ thuật.

Các ăng-ten tại Sheshan, Ürümqi, Miyun, Kunming và Tianma có thể được liên kết với nhau để tạo thành một hệ thống phối hợp cấp quốc gia, qua đó hình thành Chinese VLBI Network (Mạng VLBI Trung Quốc – CVN), tức là một kính thiên văn VLBI có kích thước tương đương phạm vi lãnh thổ Trung Quốc. Việc xử lý và phân tích dữ liệu từ CVN được thực hiện tại cơ sở quan sát VLBI Sheshan thuộc Shanghai Astronomical Observatory (Đài quan sát Thiên văn Thượng Hải). Các cơ sở tại Thượng Hải và Ürümqi cũng được tích hợp vào European VLBI Network (Mạng VLBI châu Âu – EVN).

Mạng lưới 

Năm 2007, mạng lưới bao gồm:
 Các trạm điều khiển mặt đất tại Kashgar và Thanh Đảo (thuộc tỉnh Sơn Đông)
 Các ăng-ten 18 mét tại Thanh Đảo và Kashgar.
 Một ăng-ten 50 mét tại Miyun (~116°Đ), gần Bắc Kinh.
 Một ăng-ten 40 mét tại Vân Nam (~101°Đ).

Năm 2012, các cải tiến đã được thực hiện nhằm hỗ trợ các sứ mệnh Mặt Trăng Chang’e 3 (Hằng Nga 3) và Chang’e 4 (Hằng Nga 4), bao gồm::
 Nâng cấp các cơ sở mặt đất tại Kashgar và Thanh Đảo, cùng với việc xây dựng một trạm điều khiển không gian sâu tại Giai Mộc Tư.
 Một ăng-ten mới đường kính 35 mét tại trạm Kashgar.
 Một ăng-ten 64 mét tại Giai Mộc Tư (~130°Đ).

Năm 2014, Trung Quốc và Argentina đã ký một thỏa thuận cho phép Trung Quốc xây dựng Espacio Lejano Station (Trạm Không gian sâu Espacio Lejano). Trạm này được xây dựng tại tỉnh Neuquén, Argentina (~70°T), với khoản đầu tư 50 triệu đô la Mỹ. Cơ sở này được khánh thành vào tháng 10 năm 2017. Trạm được một số ý kiến xem như biểu tượng cho vai trò ngày càng gia tăng của Trung Quốc trong chính trị và kinh tế Nam Mỹ.

Kể từ năm 2018, China Satellite Launch and Tracking Control General (Tổng cục Điều khiển và Theo dõi Phóng Vệ tinh Trung Quốc – CLTC) là khách hàng của Swedish Space Corporation (Tập đoàn Không gian Thụy Điển – SSC), đơn vị cung cấp dịch vụ cho CLTC, bao gồm TT&C (tracking, telemetry and command – theo dõi, đo xa và điều khiển) cho các vệ tinh dân sự được xác định trước trong lĩnh vực nghiên cứu, quan sát Trái Đất và dữ liệu thời tiết, cũng như cho các tàu vũ trụ khoa học khác. Theo hãng tin Reuters đưa tin ngày 21 tháng 9 năm 2020, SSC đã quyết định không gia hạn hợp đồng với Trung Quốc để hỗ trợ vận hành các vệ tinh Trung Quốc từ các trạm mặt đất của SSC, cũng như không tìm kiếm các hoạt động kinh doanh mới với Trung Quốc.

Vào cuối năm 2020, trạm mặt đất Kashgar đã được nâng cấp từ một ăng-ten đơn 35 mét thành một hệ thống mảng ăng-ten gồm bốn ăng-ten 35 mét. Công suất của hệ thống mới tương đương với một ăng-ten 66 mét.

Hệ thống phục vụ thiên văn vô tuyến 

Thiên văn vô tuyến, mặc dù sử dụng các ăng-ten lớn tương tự, là một lĩnh vực rất khác so với thông tin liên lạc tàu vũ trụ. Không cần truyền tín hiệu, và các dải tần thu được lựa chọn dựa trên mục đích khoa học.
 Kính thiên văn vô tuyến 15 mét tại Miyun (Mật Vân) được xây dựng năm 1992 và được sử dụng để nghiên cứu pulsar, nhưng đã bị tháo dỡ vào khoảng năm 2002 để thay thế bằng kính thiên văn 50 mét.
 Miyun Synthesis Radio Telescope (Kính thiên văn vô tuyến tổng hợp Miyun – MSRT) là một kính thiên văn dùng để quan sát hoạt động Mặt Trời, khảo sát dải tần số 232 MHz. Nó bao gồm 28 ăng-ten, mỗi ăng-ten đường kính 9 mét, với khoảng cách cơ sở từ 18 m đến 1164 m theo bước 6 m, và đã hoạt động từ năm 1998.
 Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (Kính thiên văn cầu khẩu độ 500 mét – FAST) là kính thiên văn vô tuyến có gương chính lớn nhất thế giới. Đường kính tổng thể của gương cầu cố định là 500 mét; tín hiệu có thể được thu hiệu quả trên vùng có đường kính 300 mét (khẩu độ). FAST chủ yếu được sử dụng cho thiên văn vô tuyến. Tuy nhiên, FAST cũng đóng vai trò quan trọng trong sứ mệnh Sao Hỏa năm 2020 của Trung Quốc, do dải tần thu của nó (70 MHz đến 3 GHz). Bất kỳ lần hạ cánh nào xuống Sao Hỏa, như trong sứ mệnh Tianwen-1 (Thiên Vấn 1; tiếng Trung: 天问一号), đều phải giảm tốc từ nhiều lần tốc độ âm thanh xuống 0 trong vòng 6–8 phút, khiến tần số sóng mang của tín hiệu đo xa trong băng X thay đổi nhanh do hiệu ứng Doppler. Khi xảy ra quá trình giảm tốc đột ngột do mở dù, các trạm không gian sâu thông thường có khả năng mất liên lạc với tàu thăm dò. Vì vậy, việc hạ cánh Sao Hỏa cần đến sự hỗ trợ của các cơ sở thiên văn vô tuyến có khả năng thu tín hiệu ở dải decimet (UHF).
 Primeval Structure Telescope (Kính thiên văn Cấu trúc Nguyên thủy – PaST), còn gọi là 21 Centimetre Array (Mảng 21 centimet – 21CMA), tại Ulastai, Tân Cương, được hoàn thành năm 2006. Năm 2009, nó được mở rộng với các bộ khuếch đại nhiễu thấp mới và công nghệ máy tính tốt hơn để xử lý dữ liệu. Hệ thống đặt tại một thung lũng hẻo lánh này nghiên cứu bức xạ yếu từ hydro trung tính theo vạch phổ hydro. Mảng gồm 81 nhóm (pods) với tổng cộng 10.287 ăng-ten. Chúng được bố trí thành hai nhánh vuông góc, một nhánh dài 6,1 km theo hướng đông–tây và nhánh kia dài 4 km theo hướng bắc–nam. Mỗi ăng-ten có 16 lưỡng cực với chiều dài từ 0,242 đến 0,829 mét, bao phủ dải tần từ 50 đến 200 MHz.

Các trạm đang được lên kế hoạch hoặc xây dựng 
 Qitai Radio Telescope (Kính thiên văn vô tuyến Qitai – QTT) là một kính thiên văn vô tuyến dự kiến có đường kính 110 mét, sẽ được xây dựng tại huyện Qitai, Tân Cương, Trung Quốc. Khi hoàn thành (dự kiến năm 2023),đây sẽ là kính thiên văn vô tuyến một đĩa có khả năng điều hướng hoàn toàn lớn nhất thế giới. Nó được thiết kế hoạt động trong dải tần từ 300 MHz đến 117 GHz. Đĩa điều hướng hoàn toàn của QTT cho phép nó quan sát khoảng 75% các ngôi sao trên bầu trời tại bất kỳ thời điểm nào. QTT và FAST, đều đặt tại Trung Quốc, có thể quan sát trong dải tần “water hole” – vùng phổ vô tuyến được các nhà khoa học tìm kiếm trí tuệ ngoài Trái Đất (SETI – Search for Extraterrestrial Intelligence) đặc biệt quan tâm. Điều này cho phép mỗi đài quan sát có thể thực hiện các quan sát bổ sung đối với các tín hiệu khả nghi từ ngoài Trái Đất được phát hiện bởi đài còn lại trong vùng phổ yên tĩnh này.

Vệ tinh chuyển tiếp 
Trung Quốc có một số vệ tinh chuyển tiếp thuộc dòng Tianlian (Thiên Liên) ở quỹ đạo địa tĩnh, có khả năng chuyển tiếp dữ liệu cho nhau và xuống mặt đất, qua đó cho phép liên lạc với các tàu vũ trụ không có tiếp xúc trực tiếp với các trạm mặt đất. Công nghệ của các vệ tinh chuyển tiếp cho phép lưu trữ dữ liệu trung gian, cung cấp băng thông kết nối cao hơn và phạm vi bao phủ bầu trời rộng hơn.

Các vệ tinh này ban đầu được đưa vào quỹ đạo từ năm 2008 để phục vụ liên lạc với tàu vũ trụ Shenzhou (Thần Châu; tiếng Trung: 神舟) trong chương trình bay vũ trụ có người lái. Tuy nhiên, chúng cũng được sử dụng cho các sứ mệnh không gian sâu, ví dụ như vào năm 2020 trong sứ mệnh Sao Hỏa Tianwen-1 (Thiên Vấn 1; tiếng Trung: 天问一号), khi các vệ tinh Tianlian 1B (Thiên Liên 1B; tiếng Trung: 天链一号B) và Tianlian 2A (Thiên Liên 2A; tiếng Trung: 天链二号A) được bố trí để theo dõi quỹ đạo và truyền dữ liệu đo xa từ tàu thăm dò.

Sứ mệnh Mặt trăng 

 Chang'e 1: được điều khiển từ xa từ các trạm tại Qingdao (Thanh Đảo) và Kashgar, đánh dấu lần sử dụng đầu tiên của Mạng không gian sâu Trung Quốc.
 Chang'e 2: lần đầu tiên đến điểm Lagrange Trái Đất–Mặt Trời  , sau đó đến tiểu hành tinh 4179 Toutatis.
 Chang'e 3
 Chang'e 4
 Chang'e 5-T1
 Chang'e 5
 Chang'e 6

Các sứ mệnh thám hiểm liên hành tinh 

 Tianwen-1: Sứ mệnh sao Hỏa, đang diễn ra.

Xem thêm 

 China National Space Administration (CNSA)
 Chinese space program
 Chinese Lunar Exploration Program
 Planetary Exploration of China 
 European VLBI Network
 History of spaceflight
 Yuan Wang-class tracking ship

Tham khảo 

Deep space networks
Radio astronomy
Space program of China
Telemetry
People's Liberation Army Strategic Support Force