Dữ Liệu Kỳ Lạ Theo Dõi Thời Tiết—và Tàu Cướp Biển

Một nhóm linh trưởng được gọi là một tập hợp khôn ngoan; một nhóm chồn được gọi là một doanh nghiệp; một nhóm vệ tinh nhỏ được gọi là một chòm sao. Và Spire là tên của một doanh nghiệp khôn ngoan với một chòm sao các vệ tinh nhỏ. Hơn 60 vệ tinh của nó đang ở quỹ đạo, thu thập thông tin về thời tiết, cũng như sự di chuyển của tàu và giao thông hàng không.

Bên trong văn phòng của Spire tại Boulder, Colorado, một máy tính ở phòng họp truyền những kiến thức của những vệ tinh này từ không gian đến một màn hình.

Những vệ tinh này không giống như những vệ tinh quan sát hành tinh mà bạn có thể quen thuộc. Trong thế giới của cảm biến từ xa—sử dụng vệ tinh để thu thập thông tin về Trái Đất—hình ảnh đã lâu đã chiếm ưu thế. Nhưng vệ tinh nhỏ của Spire không chụp những bức tranh đẹp: Chúng sử dụng sóng phát sóng từ tàu, máy bay và các vệ tinh khác để suy luận điều kiện trái đất như dự báo ngày mai và sự di chuyển của tàu cướp biển. Việc sử dụng vệ tinh nhỏ như vậy để nhìn thấy Trái Đất theo cách mới, không phải là hình ảnh, dự kiến sẽ ngày càng trở nên quan trọng (và có giá trị) trong thập kỷ tới—nâng cao dự báo, làm cho ngành hàng không vận tải hiệu quả hơn và thu thập thông tin tình báo elektromagnetic vô hình. Có lẽ hình ảnh sẽ luôn có giá trị hơn, nhưng những vệ tinh này đang chứng minh có nhiều điều về Trái Đất hơn là meets the eye. Bây giờ, những cư dân của Trái Đất—những người dự báo, người mỏ, thậm chí là phi công thử nghiệm—đang cố gắng tìm ra điều gì mà tất cả dữ liệu này có thể mang lại cho họ.

Dự báo điều kiện thời tiết hiện tại và dự đoán tương lai đúng là khó khăn. Những thay đổi nhỏ—hoặc những lỗi nhỏ hoặc sự không chắc chắn nhỏ—có thể dẫn đến các kết quả hoàn toàn khác nhau. “Hiệu ứng bướm là có thật,” nói Nick Allain, trưởng phòng “thương hiệu” của Spire. Ngay cả địa hình cũng tạo ra sự khác biệt. “Nếu bạn loại bỏ một trong những Flatirons,” anh ta nói, đề cập đến những tảng đá nghiêng ra trên Boulder, “thời tiết của bạn sẽ thay đổi.”

Smallsats của Spire nhằm mục đích thu thập nhiều điểm dữ liệu hơn từ khắp hành tinh để tạo ra dự báo toàn cầu, không chỉ tập trung vào Hoa Kỳ. Nhưng nó đang làm điều đó theo một cách hơi kỳ lạ: Các cảm biến quay của công ty bắt các tín hiệu từ vệ tinh GPS ở phía bên kia hành tinh từ chúng. Những tín hiệu đã đi qua một phần của khí quyển, khiến chúng uốn cong. Bằng cách so sánh cách các tần số khác nhau uốn cong, Spire có thể tìm hiểu về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của khí quyển, và đưa vào mô hình thời tiết của mình. Đó là một phương pháp gọi là radio occultation của GPS. Hiện tại, các vệ tinh thu thập khoảng 1.000 tín hiệu GPS, các đường theo dõi đã chéo nhau ở phần trên của hành tinh, mỗi ngày.

Dự án bắt đầu với vệ tinh GPS của Hoa Kỳ, nhưng công ty đã thêm khả năng sử dụng tín hiệu từ chòm sao Galileo của Liên minh châu Âu. Và chỉ cần một bản cập nhật phần mềm, theo Allain nói, các vệ tinh có thể hút thông tin từ bất kỳ vệ tinh vị trí và định hình nào, miễn là họ có sự cho phép từ FCC. (Spire sẽ sử dụng dữ liệu từ mạng BeiDou của Trung Quốc không? Allain có thể “không xác nhận hoặc phủ nhận.”)

Nhiều dữ liệu đưa vào dự báo thời tiết hiện nay đến từ NOAA. Và trong khi cơ quan này đã và sẽ sớm có nhiều vệ tinh nhỏ radio-occultation của riêng mình, nó quan tâm đến việc liệu nó có thể cũng mua dữ liệu như vậy hay không. Điều đó giống như cách NASA hiện nay trả tiền cho SpaceX một số lần phóng tên lửa thay vì tự phóng lên tất cả các tên lửa của mình. Năm 2016, NOAA đã trao giải thưởng cho Spire và một công ty tên là GeoOptics, sử dụng cùng phương pháp, những khoản hỗ trợ nhỏ để chứng minh rằng dữ liệu của họ có thể cải thiện dự báo thời tiết của NOAA. Các công ty có thời hạn đến ngày 30 tháng 4 năm 2017.

Nhưng cuộc thử nghiệm không diễn ra như kế hoạch: Do trì hoãn phóng, GeoOptics thậm chí không có bất kỳ vệ tinh nào ở quỹ đạo trước khi kết thúc thời kỳ thử nghiệm. Allain nói rằng NOAA hài lòng với chất lượng của Spire (một tuyên bố tôi không thể xác minh với NOAA vì đóng cửa chính phủ), nhưng “họ hơi không hài lòng với số lượng dữ liệu.” Spire cũng gặp trục trặc khi phóng, nên nó không có đội vệ tinh đầy đủ ở quỹ đạo và chỉ kịp thu thập lượng dữ liệu mong muốn vào cuối thời kỳ thử nghiệm. (Ngày nay, các vệ tinh thu thập hàng ngày cùng một lượng dữ liệu mà họ đã thu thập, tổng cộng, trong cuộc thử nghiệm NOAA.)

Tuy nhiên, NOAA đã khởi động vòng thứ hai, với yêu cầu khó khăn và nghiêm ngặt hơn. Nó đã trao hợp đồng thứ hai cho Spire và GeoOptics (hiện có một số vệ tinh thực sự), và một cho PlanetIQ (không có, nhưng cũng có kế hoạch sử dụng radio occultation).

NASA có một chương trình tương tự. Spire đã nhận được một hợp đồng ở đó. Cũng vậy, một công ty có tên là Planet, vận hành một đội vệ tinh lớn hình ảnh toàn bộ lãnh thổ của Trái đất mỗi ngày, và DigitalGlobe, bán ảnh có độ phân giải cao đến mức bạn có thể thấy một laptop từ không gian.

Các cơ quan khoa học không phải là người duy nhất nhìn thấy tiềm năng trong sự bùng nổ của vệ tinh nhỏ tư nhân: Cơ quan Tình báo Địa lý Quốc gia (NGA) và Văn phòng Tình báo Quốc gia, trung tâm gián điệp yêu thích của bạn, có Chương trình Hoạt động Địa tình Thương mại. Và Spire, cùng với Ball Aerospace, đã chuyển dữ liệu về lưu lượng tàu biển ở phía bắc xa cho NGA.

Nó đưa chúng ta đến với những chiếc tàu. Allain mở bản hiển thị của Trái đất phẳng, được phủ bởi các tam giác màu đánh dấu vị trí của các chiếc tàu. Chúng tụ lại dọc theo bờ biển, lan tràn trên đại dương mở, và chảy xuống các sông nội địa. Mỗi tam giác đại diện cho một chiếc tàu được trang bị bộ phát “AIS”, phát sóng thông tin như tên của nó, nơi nó đang đi và tốc độ bao nhiêu. Luật quốc tế yêu cầu những chiếc tàu thương mại nhất định, tàu vận chuyển hành khách và những chiếc tàu chở hàng nguy hiểm phải có hệ thống này trên tàu. Thuyền trưởng thường phải để thiết bị này bật khi điều khiển và trước khi buông neo. Trong khi các máy thu trên mặt đất không thể nhìn thấy các phát sóng này khi tàu đang băng qua đại dương, các vệ tinh có thể. Và Spire không phải là người duy nhất trong ngành làm điều đó. Những người khác, như ExactEarth và OrbComm, đã củng cố vị thế của họ.

Tuy nhiên, vẫn có những vấn đề mà Spire hy vọng mình có thể giải quyết tốt. Ví dụ: hải tặc. Điều đầu tiên mà một hải tặc sẽ làm là tắt AIS. Nhưng vì các vệ tinh của Spire sẽ có một bộ “và sau đó nó ở đây và sau đó nó ở đó” cho bất kỳ chiếc tàu nào, công ty biết vị trí cuối cùng của nó với độ chính xác hợp lý. Ai đó có thể gửi các tọa độ đó đến vệ tinh chụp ảnh của đối tác, và sau đó vệ tinh đó có thể phát hiện nó - có thể trong hành động đánh cắp một lô TV. Ngoài ra, tín hiệu AIS đôi khi bị nhiễu loạn, đặc biệt là ở các khu vực đông đúc như Biển Đông nơi các sóng phát sóng làm trở ngại lẫn nhau. Định danh của một chiếc tàu có thể xuất hiện dưới dạng “SS FUNXX12AA!~”, hoặc một tàu có thể nói, “Tôi ở gần Australia, okay bây giờ xa một chút từ Australia, nhưng bây giờ ở Bắc Cực.”

“Nó không nhảy cảm,” nói Allain. (Hoặc có thể đã nhảy cảm?) Thuật toán học máy có thể giúp sắp xếp ra khỏi những tin nhắn nhiễu loạn này.

Phần theo dõi máy bay của Spire thực sự chỉ là một bản sao của hệ thống AIS, nhưng chương trình này vẫn đang tăng tốc, với các vệ tinh đầu tiên được phóng vào cuối năm 2018. Tuy nhiên, Allain chuyển sang một bản hiển thị của Trái đất phủ đầy máy bay - biểu tượng màu xanh lá cây và đỏ và vàng và cam, giống như lá mùa bay. Nhấp vào một cái, và nó thông báo cho bạn biết đó là ai và ý định của nó là gì.

Và những bên liên quan có thể kết hợp dữ liệu của họ với dữ liệu của Spire—như công ty khai thác mỏ muốn biết khi nào, về thời tiết, để rút công nhân của họ khỏi lòng đất, chính xác hơn và dự đoán hơn so với phương pháp hiện tại của họ: một người theo dõi nói, “Những đám mây đó trông đen thui.” Hoặc như nhà sản xuất máy bay siêu thanh (chưa được tiết lộ) muốn dự đoán khi nào và nơi đám mây có thể hấp thụ tiếng vang siêu âm của nó, để có thể bay nhanh hơn qua các khu vực đông dân.

Với những ước mơ này, Spire đã nhận được khoảng 140 triệu đô la đầu tư, cộng với những hợp đồng chính phủ nhỏ hơn. Việc trở thành người nhận đầu tiên với số tiền lớn trong một ngành cụ thể thực sự mang lại lợi thế độc quyền. “Hầu hết [nhà đầu tư mạo hiểm], nếu họ đầu tư vào một lĩnh vực cụ thể, họ sẽ không bao giờ đầu tư vào một công ty khác,” nói Sumanta Pal, một nhà phân tích tại công ty tư vấn Northern Sky Research. “Họ sẽ không bao giờ đầu tư vào một đối thủ cạnh tranh.”

Nhưng ai được nhiều thì cũng phải nhiều. Và các công ty như Spire và Planet, đã nhận được khoảng 183 triệu đô la đầu tư, có nhiều điều để chứng minh. Planet chụp những bức ảnh đẹp, nói lưu loát hơn cho chính mình. Nhưng khi bạn có dữ liệu không phải là ảnh kỳ quái, cuộc trò chuyện có thể khó khăn hơn. “Luôn có vẻ có nhiều chướng ngại và cản trở, và mất thời gian lâu hơn để thuyết phục khách hàng rằng dữ liệu của bạn có giá trị,” nói Dallas Kasaboski của Northern Sky.

“Việc bán hàng luôn luôn khó,” Allain thừa nhận.

Nhưng ít nhất theo bản cập nhật mới nhất của Báo cáo Quan sát Trái đất Dựa trên Vệ tinh của Northern Sky, thị trường cho ngành công nghiệp vệ tinh không ảnh hưởng có thể tăng lên gần 255 triệu đô la vào năm 2027. Rất nhiều trong số đó (nhiều hơn nhiều so với hiện tại) có thể đến từ phân tích và diễn giải, không phải từ dữ liệu nguyên bản, một sự chuyển đổi đang diễn ra mạnh mẽ trong ngành ảnh vệ tinh truyền thống hơn. Tuy nhiên, những nhà phân tích này dự đoán rằng thị trường chỉ chiếm 4% doanh thu quan sát Trái đất tám năm nữa. Và qua những năm đó, các công ty quan sát thế giới của mọi loại có thể sẽ sát nhập, mua nhau, bị mua, tự bán, hoặc chỉ là chết. Kiểu hợp nhất đó đã bắt đầu, và có thể sẽ còn nhiều hơn. “Chúng tôi thích nói ở đây, ‘Không phải tất cả chúng sẽ bay,'” Kasaboski nói.

Nhưng nhân viên của Spire lạc quan, ngay cả khi họ phải giải thích radio occultation nhiều hơn họ muốn. Ở góc phòng họp, một mô hình của smallsat của công ty đặt trên một bàn, các bảng năng lượng mặt trời giả mạo được mở rộng ra từ cơ thể của nó. Tám trong số các vệ tinh của công ty vừa được phóng từ Nga, vào ngày 27 tháng 12 năm 2018.

Nhưng đó có vẻ như là chuyện cũ. Sau nhiều lần ra mắt, công ty giờ đây quan sát chúng với sự thoải mái. “Chúng tôi không tổ chức bữa tiệc ra mắt,” Allain nói. Bởi vì có những trễ đợi tất yếu và đôi khi kéo dài, “chúng tôi sẽ phải mua thức ăn không hỏng.”

Không ai muốn một buổi kỷ niệm chật chội với xúc xích Vienna và đậu hủ hộp. Đó là một bầu không khí—“Tiệc như là sự tận thế,” như Allain mô tả—mà văn phòng không cần.

Thêm Từ CES 2019

• Liveblog Ngày 4: Tương lai công nghệ đã đến
• Những điều tốt nhất tại CES, trong mọi lĩnh vực
• Bạn có thể bỏ qua tất cả dữ liệu của con bạn, nhưng liệu bạn có nên?
• Bạn có thể phớt lờ hết những lời quảng cáo về 5G—ít nhất là trong lúc này
• Chế độ thông dịch của Google dịch cuộc trò chuyện
• YubiKey này sẽ sớm giải phóng iPhone của bạn khỏi mật khẩu
• 📩 Muốn thêm nhiều hơn không? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và đừng bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi