Vật liệu hiếm giúp Trung Quốc tạo ra vệ tinh 'nhìn xuyên ngày đêm' khiến thế giới chú ý

Vệ tinh này có thể giám sát 1/3 bề mặt Trái đất. Ảnh: Viện Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc.

Một nghiên cứu mới hé lộ rằng vệ tinh radar Ludi Tance-4 01 của Trung Quốc – được cho là có khả năng giám sát liên tục khoảng 1/3 bề mặt Trái Đất suốt 24 giờ mỗi ngày – đang vận hành nhờ gallium nitride (GaN), loại vật liệu bán dẫn mà Bắc Kinh gần như kiểm soát toàn bộ chuỗi cung ứng toàn cầu.

Giới chuyên gia nhận định đây không chỉ là một bước tiến về công nghệ không gian, mà còn cho thấy lợi thế chiến lược của Trung Quốc trong lĩnh vực vật liệu bán dẫn phục vụ quốc phòng và hàng không vũ trụ.

Vệ tinh duy nhất có khả năng giám sát liên tục từ quỹ đạo địa tĩnh

Theo nghiên cứu đăng trên Tạp chí Vi sóng, Ludi Tance-4 01 là vệ tinh radar khẩu độ tổng hợp (SAR) đầu tiên hoạt động ở quỹ đạo địa tĩnh (GEO), cách Trái Đất khoảng 36.000 km.

Khác với phần lớn vệ tinh SAR hiện nay chỉ hoạt động ở quỹ đạo thấp (LEO), vệ tinh của Trung Quốc có thể duy trì vị trí gần như cố định so với mặt đất, nhờ đó theo dõi liên tục cùng một khu vực trong thời gian dài.

Điều này cho phép hệ thống vừa giám sát phạm vi rất rộng, vừa theo dõi các mục tiêu đang di chuyển mà không cần chờ vệ tinh bay qua nhiều lần.

Một số chuyên gia cho rằng Mỹ đã theo đuổi ý tưởng triển khai radar SAR ở quỹ đạo địa tĩnh trong nhiều thập kỷ, nhưng đến nay vẫn chưa đưa được hệ thống tương tự vào hoạt động.

Gallium nitride – "trái tim" của hệ thống radar

Để truyền tín hiệu radar từ khoảng cách gấp hàng chục lần so với các vệ tinh quỹ đạo thấp, Ludi Tance-4 01 cần nguồn phát vi ba có công suất rất lớn.

Giải pháp được các nhà nghiên cứu lựa chọn là sử dụng bộ khuếch đại trạng thái rắn (Solid-State Power Amplifier) dựa trên transistor GaN HEMT (Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor).

Theo nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Radio Không gian Tây An, mỗi bộ khuếch đại có thể tạo công suất khoảng 800 W. Khi kết hợp thành hệ thống trên vệ tinh, tổng công suất phát vượt 18.000 W, đủ để tạo ảnh radar 2D và 3D từ quỹ đạo địa tĩnh.

Các thử nghiệm trên quỹ đạo kéo dài hai năm đối với 20 bộ khuếch đại cho thấy hệ thống vẫn hoạt động ổn định, đáp ứng mục tiêu tuổi thọ thiết kế khoảng 8 năm với hiệu suất chuyển đổi năng lượng đạt hơn 50%.

Trung Quốc gần như thống trị nguồn cung gallium toàn cầu

Gallium nitride được chế tạo từ gallium, kim loại hiếm chủ yếu thu hồi trong quá trình tinh luyện quặng nhôm thay vì khai thác độc lập.

Theo số liệu của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS), Trung Quốc hiện chiếm hơn 95% sản lượng gallium sơ cấp toàn cầu, đồng thời sở hữu phần lớn năng lực tinh luyện và chế biến vật liệu này.

GaN ngày càng được xem là vật liệu chiến lược vì được ứng dụng trong radar mảng pha chủ động (AESA), hệ thống tác chiến điện tử, thiết bị thông tin vệ tinh, trạm phát 5G, bộ sạc công suất cao, hệ thống phòng thủ tên lửa và máy bay chiến đấu thế hệ mới.

Chính vì vậy, gallium ngày càng trở thành một "điểm nghẽn" quan trọng trong chuỗi cung ứng công nghệ cao toàn cầu.

Xuất khẩu gallium trở thành công cụ chiến lược

Không lâu sau khi Ludi Tance-4 01 được phóng vào tháng 8/2023, Trung Quốc bắt đầu siết chặt việc xuất khẩu gallium và các sản phẩm liên quan.

Đến cuối năm 2024, Bắc Kinh tiếp tục mở rộng các biện pháp kiểm soát, hạn chế xuất khẩu gallium sang Mỹ cũng như các mục đích sử dụng liên quan đến quân sự.

Theo Bộ Thương mại Trung Quốc, một số quy định được nới lỏng có thời hạn, song lệnh cấm đối với các ứng dụng quốc phòng vẫn được duy trì.

Giới phân tích cho rằng trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ giữa Mỹ và Trung Quốc ngày càng gay gắt, gallium đang trở thành một trong những "quân bài" quan trọng mà Bắc Kinh nắm giữ.

Việc Ludi Tance-4 01 chứng minh khả năng vận hành ổn định bằng công nghệ GaN càng làm nổi bật vai trò chiến lược của loại vật liệu này đối với các hệ thống radar không gian, quốc phòng và bán dẫn thế hệ mới.

Theo SCMP, USGS

Huyền Chi