"Hundreds of millions of raindrops fall, not a single drop falls in the wrong place.
Everyone I’ve ever met, not a random person."

"Trăm triệu hạt mưa rơi, không hạt nào rơi nhầm chỗ,
Người ta từng gặp không người nào là ngẫu nhiên"

Đó là câu thơ trong lời cảm ơn trích ra từ luận văn thạc sĩ của Nguyễn Thị Nhung, thành viên Ban Nhân sự - Tài chính. Đoạn thơ này cũng được chính PGS. TS. Ngô Đức Thành, trưởng khoa Vũ trụ và Ứng dụng, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, trích dẫn lại trên facebook với tất cả sự hài lòng dành cho các học viên vừa bảo vệ tốt nghiệp nói chung, và cá nhân Nhung nói riêng. Trong đợt bảo vệ tốt nghiệp thạc sĩ Vũ trụ tại USTH lần này có 3 thành viên của VLTV, bao gồm Tôn Thất Minh Bảo (Ban Sự kiện), Lã Thùy Linh (cựu thành viên Ban Sự kiện), và Nguyễn Thị Nhung (Ban Nhân Tài).

Khi những lời cám ơn đang được viết vào trang luận văn, có nghĩa là thời gian thực tập cũng đã sắp hết. Cả ba thành viên Bảo Linh Nhung đều có chung quan điểm rằng lời cảm ơn thực sự là những lời khó viết nhất. Bảo và Nhung là hai thành viên lâu năm của VLTV, tham gia vào VLTV Admin Team và sau đó là CLB VLTV VN. Cả hai thành viên này cũng với Linh (mới gia nhập CLB sau này) đều cùng học chung lớp từ cử nhân cho đến thạc sĩ tại USTH. Cả ba đều đặc biệt dành niềm yêu thích đối với lĩnh vực kỹ thuật. Chính vì thế nên khi lựa chọn nơi thực tập trả lương tại Pháp, cả ba đều đi theo hướng này. Đề tài của Bảo liên quan đến việc thiết kế Nhiệt kế “on-chip” kích thước siêu nhỏ trong các mạch điện tích hợp ứng dụng trong các thiết bị tàu vũ trụ thuộc dự án ATHENA; đề tài của Linh là phát triển mô-đun điều hướng vệ tinh nano dựa trên nền tảng python tại Đài thiên văn Paris ở Meudon; trong khi đó đề tài của Nhung là nâng cấp chuỗi xử lý kỹ thuật số  cho hệ kính thiên văn vô tuyến tại Đài thiên văn Paris ở Nançay. Dưới đây là tóm tắt nội dung báo cáo thực tập của ba thành viên.

Hình 1. Tôn Thất Minh Bảo đang trình bày kết quả thực tập của mình trước hội đồng bảo vệ thạc sĩ tại Phòng thí nghiệm Hạt Thiên văn và Vũ trụ học, trường Đại học Paris, Cộng hòa Pháp.

Tôn Thất Minh Bảo - Nhiệt kế BiCMOS có độ nhạy cao tích hợp đọc vi sai và bù không

Tham gia VLTV Admin Team từ năm 2018 khi còn là sinh viên năm nhất tại USTH, Bảo là một trong những admin tích cực của VLTV. Với thiên hướng về kỹ thuật và công nghệ vệ tinh, năm 2021, Bảo thực tập tốt nghiệp tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam và sau đó tiếp tục học lên chương trình Thạc sĩ Vũ trụ tại USTH. Mùa hè năm 2022, Bảo có chuyến thực tập ngắn 2 tháng tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Giáo dục Liên ngành (IFIRSE/ICISE) trong nhóm nghiên cứu về neutrino. Một năm sau đó, vào học kỳ cuối của chương trình thạc sĩ,  Bảo có cơ hội thực tập tại Phòng thí nghiệm Hạt Thiên văn và Vũ trụ học (APC), Trường Đại học Paris, Cộng hòa Pháp. Đề tài thực tập lần này của Bảo liên quan đến thiết kế nhiệt kế độ nhạy cao trên chip dành cho các dự án thiên văn và vũ trụ học. (Hình 1)

Dụng cụ không gian hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng. Do đó, các tín hiệu khoa học cung cấp bởi các thiết bị như cảm biến đòi hỏi độ chính xác cao nhưng chúng có thể bị gián đoạn do sự thay đổi nhiệt độ. Vì lý do này, nhiệt kế trên chip có thể được tích hợp vào thiết bị điện tử của các thiết bị không gian để theo dõi sự thay đổi tín hiệu theo thời gian. Cách tiếp cận này cho phép hiệu chuẩn tốt hơn, giảm thiểu tác động của sự trôi nhiệt và cải thiện độ tin cậy của tín hiệu. Thiết kế nhiệt kế trực tiếp bên trong Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC) cho phép đo nhiệt độ chính xác hơn của các bộ phận hoạt động của các mạch này, thay vì gắn nhiệt kế bên ngoài vào đó.

Trong khuôn khổ của luận văn này, nhóm nghiên cứu đề xuất thiết kế nhiệt kế trên chip có độ nhạy cao hoạt động dựa trên các đặc tính phụ thuộc vào nhiệt độ như điện áp nhiệt bán dẫn hoặc dòng bão hòa. Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện áp nhiệt SiGe và dòng bão hòa được nghiên cứu cho thấy các phương trình phân tích của quá trình này. Mô hình vật lý thu được được so sánh với mô phỏng sử dụng mô hình thực nghiệm IHP. Điều này cho phép thể hiện nguồn gốc vật lý của sự phụ thuộc nhiệt. Sự hiểu biết này được sử dụng để thiết kế nhiệt kế, cải thiện độ nhạy nhiệt.

Nhiệt kế được thiết kế sử dụng công nghệ SiGe BiCMOS IHP130nm. Hơn nữa, thiết bị này có thể được cấu hình để phát tín hiệu vi sai và hiệu chỉnh về 0 ở nhiệt độ vận hành dự kiến. Cấu hình này không chỉ hỗ trợ khuếch đại tín hiệu và tăng độ nhạy mà còn giúp ngăn ngừa nhiễu trong quá trình truyền. Nhiệt kế này hiện được thiết kế để đưa vào một mạch tích hợp và dự định gửi đi chế tạo tại IHP.

Trong quá trình thực tập, Bảo có cơ hội tham dự hội nghị khoa học ở Bồ Đào Nha và đang tích cực hoàn thiện bản thảo để có công bố đầu tay. Hiện nay Bảo cũng đã phỏng vấn thành công và sẽ tiếp tục làm Nghiên cứu sinh tại APC vào cuối năm nay.

Hình 2. Lã Thùy Linh bảo vệ tốt nghiệp thông qua nền tảng trực tuyến Zoom.

Lã Thùy Linh - Phát triển mô-đun định hướng vệ tinh nano trên bộ phần mềm DOCKS

Linh gia nhập CLB VLTV VN tại Hà Nội từ năm 2020, là thế hệ đầu tiên của CLB. Là một sinh viên năng động và có niềm yêu thích từ trước với khoa học và công nghệ vũ trụ, quá trình học tập tại USTH diễn ra rất thuận lợi. Năm 2021, Linh thực tập tại SpaceLAB. trong dự án chế tạo mô hình mô phỏng vệ tinh khối hộp của TS. Phan Thanh Hiền (chủ tịch VLTV). Nhiệm vụ của Linh trong dự án là thiết kế và phát triển mô hình mô phỏng SIMULINK cho Phân hệ Xác định và Điều khiển Tư thế Vệ tinh. Kết quả của dự án là bài báo công bố tạp chí trong nước với Linh là tác giả đứng đầu, TS. Hiền là tác giả liên hệ (La et al. 2022). Sau khi tốt nghiệp cử nhân, Linh tiếp tục theo học chương trình thạc sĩ Vũ trụ tại USTH. Mùa hè năm 2022, Linh có đợt thực tập ngắn tại Đài thiên văn Nha Trang và một năm sau, Linh có được cơ hội thực tập tại Đài thiên văn Paris ở Meudon, Cộng hòa Pháp. Nhiệm vụ lần này của Linh là phát triển mô-đun định hướng vệ tinh nano trên bộ phần mềm DOCKS. (Hình 2)

DOCKS (Dịch vụ kiểm tra chéo thiết kế và vận hành) là một bộ công cụ dựa trên Python được tạo bởi CENSUS (Centre pour les Nanosatellites en Sciences de l'UniverS), nhằm hỗ trợ trong giai đoạn đầu của việc lập kế hoạch cho một sứ mệnh không gian, đặc biệt là đối với vệ tinh nano. Trong DOCKS, hiện có các mô-đun được thiết kế để cung cấp các tệp lịch quỹ đạo vệ tinh, khả năng tương tác giữa các vật thể và ước tính năng lượng điện cần thiết trên vệ tinh. Để giải quyết các yêu cầu về tư thế của vệ tinh, một mô-đun mới trong DOCKS có tên là “Quaternions”, đã được phát triển trong đợt thực tập này. Mục tiêu chính của nó là đảm bảo vệ tinh không chỉ hoàn thành sứ mệnh khoa học cơ bản mà còn duy trì tình trạng hoạt động tốt của các bộ phận trong suốt thời gian thực hiện sứ mệnh. Mục tiêu này đạt được bằng cách tính toán các tư thế theo lịch vệ tinh liên quan đến các yêu cầu - hay còn gọi là "chiến lược chỉ điểm" - từ người lập kế hoạch sứ mệnh. Trong mô-đun này, nhiều chiến lược định hướng của vệ tinh nano thông thường sẽ được xây dựng bằng cách sử dụng hình học và đại số bậc bốn, liên quan đến các chế độ định hướng khoa học (điều hướng quán tính, điều hướng điểm thấp nhất hoặc theo dõi trạm mặt đất, v.v.) và các ràng buộc (tránh các vùng loại trừ cụ thể, tránh dòng năng lượng Mặt Trời trực tiếp, v.v.). Quaternions của DOCKS được lập trình bằng Python và nó cung cấp dữ liệu tư thế của vệ tinh dưới dạng quaternions.

Hình 3. Nguyễn Thị Nhung trình bày nội dung thực tập thông qua nền tảng trực tuyến Zoom.

Nguyễn Thị Nhung - Đánh giá bộ RFSOC 4x2 và công dụng của nó để triển khai chuỗi xử lý tín hiệu cho kính thiên văn vô tuyến decimeter Nançay.

Nhung là thành viên có đóng góp rất to lớn cho sự phát triển của VLTV với hàng loạt bài viết đăng tải trên website. Tham gia VLTV Admin Team từ năm 2017, khi vẫn đang còn là cô bé học sinh THPT, Nhung sớm trở thành một admin vô cùng năng động và nhạy bén. Tất cả các nhiệm vụ, yêu cầu và kỹ năng cần thiết đều được Nhung thực hiện và học hỏi nhanh chóng. Sự tham gia của Nhung vào VLTV Admin Team là sự tiếp nối hoàn hảo cho các thế hệ admin trước đó đã và đang làm nghiên cứu sinh ở nước ngoài. Với niềm đam mê to lớn đó, Nhung đã nỗ lực rất nhiều để từ một cô học sinh bình thường đã trở thành một nữ sinh xinh đẹp và giỏi giang tại USTH. Với thiên hướng về công nghệ vệ tinh, cả hai lần thực tập cử nhân và thực tập năm nhất thạc sĩ Nhung đều làm về thiết kế và mô phỏng cơ khí. Đến học kỳ cuối của chương trình thạc sĩ Vũ trụ, Nhung được nhận đến thực tập tại Đài thiên văn Paris ở Nançay. (Hình 4)

Đề tài thực tập của Nhung liên quan đến việc nâng cấp chuỗi xử lý kỹ thuật số của Radiotelescope Décimétrique de Nançay. Mục đích của đợt thực tập này bao gồm việc học hỏi sử dụng thành thạo các công cụ phát triển, đánh giá hiệu suất của ADC bằng cách sử dụng tín hiệu trong phòng thí nghiệm và đánh giá liên kết mạng 100GbE. Bộ công cụ RFSoC 4x2 được chọn cho mục đích này nhờ có ADC 5GS/s/14-bit hiệu suất cao, khả năng tính toán FPGA và giao diện mạng 100GbE. RFSoC 4x2 là giải pháp thay thế tối ưu cho các bo mạch thế hệ cũ. Là một trong những công cụ mới với nhiều tính năng, RFSoC 4x2 được kỳ vọng sẽ được thiết kế để phù hợp với các tính năng của kính thiên văn và khả năng nâng cấp mà hệ thống mạch cũ không thể làm được. (Hình 3)

Hình 4. Chia sẻ của Nhung ngay sau khi hoàn thành phần trình bày của mình.

Cảm hứng từ bầu trời đầy sao, không khí trong lành và yên tĩnh ở Nançay đã giúp Nhung có kỳ thực tập thành công xuất sắc. Luận văn của Nhung được hội đồng đánh giá rất cao và khiến bản thân các thầy cô trong khoa Vũ trụ và Ứng dụng cũng bất ngờ. Đây là thành quả của sự nỗ lực không ngừng nghỉ suốt những năm qua và bắt đầu mở ra cánh cửa của những cơ hội mới trong tương lai.

Hành trình của Bảo, Linh, Nhung tại USTH và tại VLTV mang lại động lực to lớn cho các thế hệ thành viên theo sau đang theo đuổi khoa học và công nghệ vũ trụ. Xin chúc mừng các bạn đã hoàn thành một giai đoạn quan trọng trong con đường sự nghiệp chuyên nghiệp của mình và chúc các bạn tiếp tục nhận được những thành công trong tương lai.

Tham khảo

  1. La, L., Tran, T., & Phan, H. 2022, Journal of Science and Technology - HaUI, 58 (Hanoi University of Industry, Hanoi), 22, http://dx.doi.org/10.57001/huih5804.32