Cam 18 · Test 1 · Passage 3 · Chinh phục vấn đề rác vũ trụ của Trái Đất

Các vệ tinh, mảnh vụn tên lửa và mảnh vỡ do va chạm đang tạo ra những rủi ro giao thông lớn trên quỹ đạo quanh hành tinh. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để giảm thiểu những mối đe dọa này.

A. Năm ngoái, các công ty thương mại, các bộ phận quân sự và dân sự (military and civil departments) cũng như những người nghiệp dư (amateurs) đã đưa hơn 400 vệ tinh lên quỹ đạo, gấp hơn bốn lần mức trung bình hàng năm so với thập kỷ trước. Con số này có thể tăng còn mạnh hơn nữa nếu các công ty hàng không vũ trụ hàng đầu làm theo kế hoạch triển khai (deploy) hàng trăm đến hàng nghìn chùm vệ tinh lớn lên không gian trong vài năm tới.

Tất cả lưu lượng đó có thể dẫn đến thảm họa. Mười năm trước, một vệ tinh Iridium thương mại của Mỹ đã đâm (smashed) vào một vệ tinh truyền thông không hoạt động của Nga có tên là Cosmos-2251, tạo ra hàng nghìn mảnh vỡ không gian mới mà hiện giờ đe dọa đến các vệ tinh khác ở quỹ đạo Trái Đất tầm thấp - khu vực trải dài (stretching up) lên đến 2.000 km về độ cao. Tổng cộng, có khoảng 20.000 vật thể do con người tạo ra trên quỹ đạo, từ các vệ tinh hoạt động đến các mảnh tên lửa nhỏ. Và các nhà vận hành vệ tinh không thể tránh xa (steer away from) mọi va chạm có thể xảy (possible crash) ra, bởi vì mỗi lần di chuyển tiêu thụ thời gian và nhiên liệu mà có thể được sử dụng cho công việc chính của tàu vũ trụ.

B. Lo ngại về rác thải không gian (space junk) bắt đầu từ thời kì đầu của kỷ nguyên vệ tinh, nhưng số lượng các vật thể trong quỹ đạo đang tăng nhanh đến nỗi các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu biện pháp mới để giải quyết vấn đề. Một số đội ngũ đang cố gắng cải thiện các phương pháp để đánh giá những gì đang ở trong quỹ đạo, để các nhà điều hành vệ tinh có thể làm việc hiệu quả hơn trong không gian ngày càng đông đúc. Một số nhà nghiên cứu hiện đang bắt đầu biên soạn (compile) một bộ dữ liệu khổng lồ bao gồm thông tin tốt nhất có thể về vị trí của mọi thứ trong quỹ đạo, trong khi những người khác đang phát triển nguyên tắc phân loại (taxonomies) các mảnh vỡ không gian - duy trì đo lường các thuộc tính như hình dạng và kích thước của một vật thể nhằm giúp các nhà vận hành vệ tinh biết cần phải lo nghĩ bao nhiêu về những gì đang đến trên đường đi của họ.

Việc thay thế, nhiều người nói, là không thể tưởng tượng được. Chỉ một vài vụ va chạm không gian không kiểm soát có thể tạo ra đủ mảnh vỡ để kích hoạt một chuỗi các mảnh vụn, khiến không gian gần Trái Đất không thể sử dụng được. “Nếu cứ tiếp tục như vậy, chúng ta sẽ đạt đến một điểm không thể quay trở lại”, Carolin Frueh, nhà nghiên cứu thiên văn động lực học tại Đại học Purdue ở West Lafayette, Indiana, nói.

C. Ngay cả khi khả năng giám sát các vật thể không gian của chúng ta tăng lên, tổng số vật thể trên quỹ đạo cũng tăng. Điều đó có nghĩa là các công ty, chính phủ và các bên tham gia khác trong không gian đang hợp tác theo những cách mới để tránh một mối đe dọa chung. Các nhóm quốc tế như Ủy ban phối hợp rác không gian liên cơ quan đã phát triển các hướng dẫn về tính bền vững của không gian. Điều này bao gồm vô hiệu hóa (inactivating) các vệ tinh khi kết thúc tuổi thọ hữu ích của chúng bằng cách xả các vật liệu chịu áp lực hoặc nhiên liệu còn lại có thể dẫn đến vụ nổ. Các nhóm liên chính phủ cũng khuyến nghị nên hạ các vệ tinh đến độ sâu đủ trong không khí để chúng cháy rụi hoặc tan biến (disintegrate) trong vòng 25 năm. Nhưng cho đến nay, chỉ có khoảng một nửa trong số tất cả các nhiệm vụ đã tuân thủ (abide) mục tiêu 25 năm này, Holger Krag, người đứng đầu văn phòng rác vũ trụ của Cơ quan Vũ trụ châu Âu ở Darmstadt, Đức cho biết. Các nhà điều hành của các chùm vệ tinh lớn (large constellations of satellites) cho biết họ sẽ là những người quản lý có trách nhiệm trong các doanh nghiệp của họ trong không gian, nhưng Krag lo ngại rằng các vấn đề có thể gia tăng, bất chấp ý định tốt nhất của họ. “Điều gì sẽ xảy ra với những người thất bại hoặc phá sản (go bankrupt)?” Ông hỏi “Họ có thể sẽ không chi tiền để loại bỏ vệ tinh ra khỏi không gian.”

D. Về lý thuyết, do không gian rộng lớn (the vastness of space), các nhà khai thác vệ tinh nên có đủ không gian để thực hiện tất cả các nhiệm vụ này một cách an toàn mà không bao giờ tiếp cận gần với những vật thể khác. Vì vậy, một số nhà khoa học đang giải quyết vấn đề rác vũ trụ bằng cách cố gắng xác định vị trí tất cả các mảnh vỡ với mức độ chính xác cao. Điều đó sẽ làm giảm sự cần thiết cho nhiều thao tác không cần thiết được thực hiện để tránh các vụ va chạm tiềm tàng “Nếu bạn biết chính xác vị trí của mọi thứ, bạn hầu như sẽ không bao giờ gặp vấn đề gì”, Marlon Sorge, một chuyên gia về rác không gian tại Tập đoàn Hàng không vũ trụ ở El Segundo, California, nói.

E. Lĩnh vực này được gọi là quản lý lưu lượng không gian (space traffic management), bởi vì nó tương tự như quản lý giao thông trên đường bộ hoặc trên không. Hãy nghĩ về một ngày bận rộn tại một sân bay, Moriba Jah, một nhà thiên văn học tại Đại học Texas ở Austin nói: máy bay xếp hàng trên bầu trời, hạ cánh và cất cánh gần nhau trong một chuỗi lịch trình được sắp xếp một cách cẩn thận. Các điều khiển không lưu biết vị trí của máy bay với độ chính xác lên đến một mét. Điều tương tự không thể xảy ra với các mảnh vỡ không gian. Không phải tất cả các đối tượng trong quỹ đạo đều được biết đến, và ngay cả những đối tượng được đưa vào các cơ sở dữ liệu cũng không được theo dõi một cách nhất quán.

F. Một vấn đề khác là không có danh mục có thẩm quyền liệt kê chính xác quỹ đạo của tất cả các mảnh vỡ không gian đã biết. Jah minh họa điều này bằng một cơ sở dữ liệu trên web mà ông đã phát triển. Nó dựa trên một số nguồn, chẳng hạn như các danh mục do chính phủ Mỹ và Nga duy trì, để hình dung vị trí của các vật thể trong không gian. Khi anh ta nhập một định danh cho một đối tượng không gian cụ thể, cơ sở dữ liệu sẽ vẽ một đường màu tím để xác định (designate) quỹ đạo của nó. Tuy nhiên, điều này không áp dụng được đối với một số đối tượng, chẳng hạn như một phần thân tên lửa của Nga được xác định trong cơ sở dữ liệu với số hiệu là 32280. Khi Jah nhập số đó, cơ sở dữ liệu vẽ hai đường màu tím: các nguồn thông tin của Mỹ và Nga chứa hai quỹ đạo hoàn toàn khác nhau cho cùng một vật thể. Jah nói rằng gần như không thể nói cái nào là chính xác, trừ khi một nguồn thông tin thứ ba cho phép so sánh và đối chiếu (cross-correlate) dữ liệu.

Jah tự mô tả mình là một nhà môi trường học về không gian: “Tôi muốn biến không gian thành một nơi an toàn để hoạt động, tự do và hữu ích cho các thế hệ tương lai.” Ông lập luận rằng cho đến khi điều đó xảy ra, cộng đồng không gian sẽ tiếp tục biến thành một thảm kịch (tragedy) trong đó tất cả các nhà khai thác không gian đang gây ô nhiễm một nguồn tài nguyên chung.