170 triệu mảnh rác vũ trụ là nguy cơ tiềm ẩn cho tương lai

Theo ước tính của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, khoảng 170 triệu mảnh rác vũ trụ đang bay quanh Trái Đất.

Với kích cỡ to như một chiếc xe tải hoặc nhỏ như đồng xu, rác vũ trụ là mối đe dọa với ngành công nghiệp vũ trụ toàn cầu. Chúng bay trong quỹ đạo với vận tốc 8 km/giây, nhanh gấp 10 lần tốc độ của đạn, theo CNN. Với vận tốc trên, một mảnh vụn nhỏ chỉ 1 cm khi va chạm sẽ có sức nổ ngang một quả lựu đạn.

Rác vũ trụ có thể là những vệ tinh đã ngừng hoạt động hay các mảnh vụn của các tên lửa.

Khi một vệ tinh bay chậm lại, nó sẽ giảm dần độ cao, gặp nhiều ma sát hơn với bầu khí quyển cho tới khi cháy và bốc hơi. Tuy nhiên, nhiều vệ tinh hay vật thể tiếp tục ở lại quỹ đạo, trở thành rác vũ trụ.

Một nguyên nhân khác gây ra rác vũ trụ chính là các vụ va chạm.

Năm 2007, hàng triệu mảnh vụn được tạo ra trên quỹ đạo quanh Trái Đất khi Trung Quốc phóng tên lửa để phá hủy một vệ tinh của mình, theo Guardian.

Hai năm sau, một vệ tinh viễn thông quân sự Nga đã ngừng hoạt động đâm vào một vệ tinh của Mỹ với vận tốc 42.000 km/giờ. Đó là lần đầu tiên một vệ tinh đang hoạt động va chạm với một vệ tinh khác, làm các mảnh vụn văng ra với vận tốc lớn.

Một số sẽ cháy khi vào bầu khí quyển, nhưng hầu hết được cho là sẽ tiếp tục bay quanh Trái Đất trong hàng thập kỷ.

Hình vẽ minh họa mật độ rác vũ trụ đang bay quanh trái đất. Ảnh: Cơ quan Vũ trụ châu Âu.

Hiểm họa từ rác vũ trụ

Số lượng khổng lồ rác vũ trụ này đe dọa Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), kính viễn vọng Hubble và hàng trăm vệ tinh trị giá hàng tỷ USD đang phục vụ viễn thông, an ninh, dự báo thời tiết, và định vị.

Nữ phi hành gia thứ hai trong lịch sử Nhật Bản, Naoko Yamazaki, trực tiếp chứng kiến hiểm họa từ rác vũ trụ khi cô bay đến IS) năm 2010.

"Trong quá trình bay chúng tôi thấy một vết xước nhỏ ở cửa sổ của con tàu", cô nói với CNN. "Chúng tôi chụp ảnh để mặt đất kiểm tra xem chuyến bay về trái đất có an toàn không".

Vết xước nhỏ hơn 1 inch (2.45 cm) không nguy hiểm. Nếu tàu của cô va vào một miếng rác vũ trụ lớn hơn, đó sẽ là một thảm họa.

Theo Guardian, ISS mỗi năm phải dịch chuyển để tránh những cú va chạm với rác vũ trụ có khả năng phá hủy trạm. Tuy nhiên, theo CNN, ISS chỉ tránh được các vật thể có thể giám sát được từ Trái Đất.

Không quân Mỹ giám sát 23.000 vật thể quay vòng quanh Trái Đất có kích cỡ bằng hoặc hơn một quả bóng tennis. Nhưng các chuyên gia vũ trụ nói còn hàng triệu các mảnh vụn nhỏ không thể giám sát, theo Wall Street Journal.

Năm ngoái, một mảnh vụn chỉ nhỉnh hơn một hạt muối đâm thủng vệ tinh Sentinel 1-B của ESA, làm văng 5 mảnh vụn khác và suýt trúng một vệ tinh ở gần.

Tháng 6, một vật thể va vào vệ tinh viễn thông AMC9, làm gián đoạn tín hiệu viễn thông ở Mỹ và Mexico. Công ty vận hành vệ tinh này đang cố gắng đưa nó vào một quỹ đạo "an táng", tức quỹ đạo dành riêng cho các vệ tinh không còn hoạt động.

Nếu không kiểm soát, rác vũ trụ "có thể làm một số phần của quỹ đạo không thể sử dụng được trong tương lai, và điều này sẽ ảnh hưởng tới mọi mặt đời sống - điện thoại di động, tivi, dự báo thời tiết", theo Holger Krag, người phụ trách Văn phòng Rác Vũ trụ của ESA.

"Mọi người đang nhận ra đây là một vấn đề ngày một nghiêm trọng, nhưng chẳng ai quan tâm trong những năm đầu khám phá vũ trụ", Jason Held, chủ công ty Saber Astronautics ở Sydney đang nghiên cứu giải pháp xử lí rác vũ trụ, nói với Guardian.

"Cũng giống như những năm đầu của ngành hàng không không cần kiểm soát không lưu. Phải một vài vụ tai nạn, kiểm soát không lưu mới được áp dụng", ông nói thêm.

Vũ trụ tắc nghẽn

Vấn đề rác vũ trụ càng trở nên cấp bách hơn khi số lượng vệ tinh phóng lên ngày càng tăng.

Trong năm nay, một tên lửa của Ấn Độ đã mang theo 104 vệ tinh nhỏ vào vũ trụ. Tháng 6, một tên lửa khác của Ấn Độ đưa lên quỹ đạo 30 vệ tinh khác nhỏ bằng cốc cà phê. Tháng 7, một tên lửa Nga rải 72 vệ tinh khác xung quanh Trái Đất.

Việc phóng vệ tinh đang trở nên dễ dàng hơn, nhờ tiến bộ trong công nghệ chế tạo vệ tinh. Vệ tinh hiện đại có kích cỡ từ máy giặt cho đến lòng bàn tay, so với các vệ tinh truyền thống thường cao hơn các xe buýt 2 tầng và nặng vài tấn, theo WSJ.

Trong 5 năm tới, 11 công ty vũ trụ đang lên kế hoạch cho một mạng lưới hơn 18.000 vệ tinh, theo các tài liệu nộp lên cho chính phủ Mỹ.

Kích thước nhỏ gọn khiến số lượng vệ tinh phóng vào quỹ đạo ngày càng tăng. Trong ảnh là vệ tinh Sprite ở Đại học Cornell, Mỹ. Ảnh: Wall Street Journal.

Một kiểu vệ tinh được ưa chuộng là CubeSat. Như tên gọi của nó, CubeSat là có dạng khối với mỗi cạnh dài 10 cm. Mỗi CubeSat có thiết kế chuẩn, và nhờ vậy có giá thành chỉ từ 40.000 USD, so với mức trung bình 97 triệu USD của một vệ tinh lớn có thiết kế theo yêu cầu riêng.

Không chỉ vậy, mỗi khối CubeSat được thiết kế cho một chức năng riêng như thu thập dữ liệu thời tiết, kiểm soát không lưu, giám sát một nhà máy hay tiến hành thí nghiệm trọng lực thấp. Do vậy, CubeSat có thể được ghép như một khối lego hoặc bay riêng rẽ thành một mạng lưới phối hợp với nhau.

Tuy có những điểm ưu việt, CubeSat cũng góp phần tạo thêm rác vũ trụ do thường gặp sự cố. Theo một khảo sát của Đại học Saint Louis, một phần ba "chết" ngay khi vào quỹ đạo.

Những xe rác trong không gian

Công ty Saber Astronautics của ông Held đang phát triển một thiết bị giúp dọn rác vũ trụ. Mang tên DragEN, thiết bị giống một chiếc yo-yo này có khối lượng dưới 100 gram và có thể gắn vào các vệ tinh. Khi được kích hoạt, nó sẽ mở ra hàng trăm mét dây dẫn điện. Tương tác với từ trường Trái Đất sẽ tạo ra lực kéo vệ tinh xuống bầu khí quyển và làm nó bốc cháy.

Thiết bị này đang được thử nghiệm trên một vệ tinh được phóng lên bởi cơ quan hàng không Ấn Độ trong năm nay. "Chúng tôi muốn tìm hiểu DragEN mở ra thế nào và mất bao lâu để kéo vệ tinh xuống", ông Held nói.

Trong khi đó, công ty công nghệ vũ trụ Electro Optic Systems của Australia đang nghiên cứu một loại tia laser có công suất lớn, độ chính xác cao, và có khả năng đẩy rác vũ trụ để tránh va chạm.

Tuy nhiên, giám đốc điều hành Craig Smith thừa nhận "Ý tưởng này có nhiều thử thách. Sự nhiễu loạn của khí quyển khiến tia laser bị phân tán thay vì tập trung vào mục tiêu".

Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) sẽ phóng một thiết bị cảm ứng để thu thập thêm dữ liệu về rác vũ trụ, còn ESA sẽ thử một vệ tinh có khả năng bắt các vệ tinh không còn hoạt động. Dự kiến được phóng lên vào năm 2024, ESA sẽ dùng lưới để gom rác vũ trụ.

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đang nghiên cứu dùng lưới để thu gom một phần trong tổng số 7.000 tấn rác vũ trụ bay quanh trái đất. Ảnh: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.

Cuối tháng 6, một công ty mang tên D-Orbit đã thử nghiệm phiên bản CubeSat thân thiện hơn với không gian, thông qua một dự án góp vốn cộng đồng. Dùng động cơ đặc biệt, vệ tinh CubeSat này có thể tự đẩy chính mình xuống bầu khí quyển và bốc cháy. Nếu thành công, D-Orbit sẽ bán công nghệ này cho các vệ tinh.

Một công nghệ khác dùng cánh buồm để ép vệ tinh bay chậm lại, xuống thấp hơn trong bầu khí quyển và bốc cháy.

'Lời chia tay' rực lửa của tàu vũ trụ Cassini ở Sao Thổ Sao 20 năm kể từ ngày rời Trái Đất để thực hiện sứ mệnh khám phá Sao Thổ, tàu vũ trụ Cassini của NASA đã chính thức "nói lời chia tay" bằng cách bốc cháy.

Trọng Thuấn (tổng hợp)