Rác vũ trụ là 'bãi mìn tiềm tàng' đe dọa vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh

Nhật Bản nghiên cứu sử dụng tia laser từ mặt đất để loại bỏ rác vũ trụ

Nhật Bản sẽ phóng vệ tinh gỗ đầu tiên trên thế giới

Cảnh báo Ô nhiễm ánh sáng do tăng số lượng vệ tinh Trái đất

Các nhà khoa học vừa phát hiện thêm nhiều mảnh vỡ không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Ảnh: Getty Images/MARK GARLICK

Rác vũ trụ với kích thước chỉ khoảng 5 cm đang tích tụ ngày một dày đặc tại quỹ đạo địa tĩnh, dải quỹ đạo cách Trái Đất 36.000 km, nơi có nhiều vệ tinh phục vụ truyền hình, internet, quan sát Trái Đất và dự báo thời tiết. Ở độ cao này, vệ tinh chuyển động đồng bộ với vòng quay của Trái Đất nên luôn xuất hiện tại một vị trí cố định trên bầu trời nhìn từ mặt đất, cho phép một vệ tinh duy nhất bao quát một vùng rộng lớn của hành tinh. Đặc tính hiếm có này khiến quỹ đạo địa tĩnh trở thành nơi trú ngụ của nhiều vệ tinh thuộc hàng đắt giá nhất ngành công nghiệp không gian, và nghiên cứu mới từ Đại học Warwick, Anh, phát hiện khu vực này đang chứa nhiều mảnh rác nguy hiểm mà con người chưa từng quan sát được trước đây.

Stuart Eves, chuyên gia tư vấn không gian tại SJE Space và đồng tác giả nghiên cứu, dùng hình ảnh bãi mìn để mô tả mức độ nguy hiểm của khu vực này. Ông nói rằng rác thải trong quỹ đạo địa đồng bộ giống như một bãi mìn tiềm tàng, rồi ví von thêm rằng không ai đủ tỉnh táo để bước vào một bãi mìn trên mặt đất mà không mang theo máy dò mìn, và tương tự như vậy, không ai nên phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh khi thiếu một cuộc khảo sát rác đầy đủ.

Kỹ thuật lọc rác vũ trụ ẩn giấu trong dữ liệu cũ

Nhóm nghiên cứu tìm ra lượng rác nói trên bằng cách quay lại phân tích một bộ dữ liệu cũ. Trước đó, các nhà thiên văn thu thập bộ dữ liệu này trong một đợt khảo sát rác vũ trụ, sử dụng kính viễn vọng Isaac Newton có đường kính gương 2,54 m tại La Palma, quần đảo Canary. Nhóm nghiên cứu sau đó chạy toàn bộ hình ảnh qua thuật toán xử lý ảnh mới, nhờ đó phân biệt được những mảnh vỡ nhỏ và mờ hơn nhiều so với khả năng phát hiện trước đây ở khoảng cách xa của quỹ đạo địa tĩnh.

Ben Cooke, nghiên cứu viên tại Trung tâm Nhận thức Không gian (Center for Space Domain Awareness) của Đại học Warwick và cũng là đồng tác giả, gọi phương pháp này là kỹ thuật xếp chồng mù, đồng thời đánh giá đây là cách rất mạnh để nâng giới hạn độ nhạy của các bộ dữ liệu thiên văn. Ông giải thích thêm rằng kỹ thuật này thử nhiều đường di chuyển khả dĩ trong một chuỗi ảnh, nơi các mục tiêu ẩn giấu có thể đang xê dịch, sau đó xếp chồng những bức ảnh đó lại để đẩy mục tiêu vượt lên trên ngưỡng nhiễu nền, và dự án lần này chính là một minh chứng thành công của phương pháp đó trong thực tế.

Kết quả xử lý dữ liệu hé lộ 25 vệt rác vũ trụ mà lần khảo sát trước chưa ghi nhận. Đáng chú ý, 80% trong số đó bắt nguồn từ những vật thể mà giới khoa học chưa từng biết đến trước nghiên cứu này.

Hình ảnh tĩnh từ bộ phim tài liệu ngắn "Rác thải vũ trụ: Liệu đó có phải là một cuộc khủng hoảng?". Ảnh: ESA

Vệ tinh khổng lồ đối mặt rủi ro từ mảnh vỡ tí hon

James Blake, cũng là nghiên cứu viên tại Đại học Warwick và đồng tác giả nghiên cứu, nhận định rác thải quanh vành đai địa tĩnh đặc biệt đáng lo ngại. Theo ông, khu vực này nằm rất xa, ở phía trên cao của khí quyển Trái Đất, khiến các vật thể nhỏ thường mờ đến mức khó phát hiện, và bất kỳ mảnh rác nào sinh ra ở đó cũng sẽ tồn tại vĩnh viễn.

Mức độ rủi ro càng tăng khi những vệ tinh cư trú tại quỹ đạo địa tĩnh thường có kích thước lớn, giá trị cao và tuổi thọ nhiệm vụ dài hơn nhiều so với các vệ tinh trong những chòm sao lớn ở quỹ đạo thấp gần Trái Đất. Nhiều vệ tinh trong số này mang theo tấm pin Mặt Trời trải rộng 30 m hoặc hơn, nên chỉ cần va chạm với một mảnh rác cực nhỏ cũng đủ gây hư hại nghiêm trọng.

Blake giải thích rằng các mảnh rác vũ trụ có thể di chuyển với tốc độ tương đối lên tới vài km mỗi giây so với nhau. Ông cho biết năng lượng sinh ra trong những va chạm như vậy rất lớn, ngay cả một mảnh rác nhỏ cũng có thể gây thiệt hại đáng lo cho những vệ tinh đắt tiền, nên những thứ nhỏ bé thực sự quan trọng.

Rác vũ trụ ở quỹ đạo cao gần như không thể tự phân hủy

Ở quỹ đạo gần Trái Đất, lớp khí quyển còn sót lại tạo ra lực cản đủ để kéo dần các mảnh rác rơi trở lại bầu khí quyển và cháy rụi theo thời gian. Nhưng tại độ cao 36.000 km của quỹ đạo địa tĩnh, khí quyển gần như không còn tồn tại, nên không có lực cản nào buộc rác vũ trụ rời khỏi quỹ đạo. Vì lẽ đó, mật độ mảnh vỡ tại khu vực này sẽ tiếp tục tăng lên theo thời gian mà không có cơ chế tự làm sạch, khiến việc vận hành vệ tinh tại đây ngày một khó khăn hơn.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ đang lên kế hoạch phân tích thêm hình ảnh từ các kính viễn vọng khác trên khắp thế giới, nhằm có cái nhìn đầy đủ hơn về quy mô thực sự của tình trạng ô nhiễm rác vũ trụ tại quỹ đạo địa tĩnh. Tạp chí Journal of Astronautical Sciences công bố nghiên cứu này hồi tháng 6.